6. Защита коллоидных частиц

Коллоидной защитой называется повышение агрега-тивной устойчивости золя путем введения в него высо­комолекулярного соединения (ВМС).

Для гидрофобных золей в качестве ВМС обычно ис­пользуются белки, углеводы, пектины; для неводных зо­лей — каучуки.

Защитное действие ВМС связано с образованием на поверхности коллоидных частиц определенного адсорбци­онного слоя. В присутствии ВМС золи, которые вообще

не поддаются концентрированию, можно даже выпарить досуха, а затем снова превратить в коллоидный раствор. Коагуляцию таких золей можно осуществить только ве­ществами, осаждающими защитное вещество. Так, золи, защищенные желатином, теряют устойчивость при до­бавлении таннидов, образующих с желатином нераство­римое соединение.

Для характеристики защитного действия различных ВМС Зигмонди предложил использовать золотое число.

Золотое число — это количество миллиграммов ВМС, которое надо добавить к 10 см³ 0,0006%-го красного золя золота, чтобы предотвратить его посинение при добав­лении к нему 1 см³ 10%-го раствора NaCl.

Известно, что при добавлении к красному золю золота некоторого количества NaCl начнется коагуляция золя, частички золота будут укрупняться, что приведет к изме­нению окраски золя — он станет синим. Таким образом, за процессом коагуляции золя золота можно наблюдать невооруженным глазом на стадии, когда еще нет осадка. Чтобы была возможность сравнивать защитное действие разных ВМС, необходимо добавлять всегда к одному и тому же золю определенной концентрации одинаковое количество коагулянта.

Иногда для характеристики защитного действия ВМС вместо золя золота используются коллоидные растворы серебра (серебряное число), гидроксида железа (железное число) и др.

В таблице 10.2 приведены значения этих чисел для некоторых ВМС.

7. Сенсибилизация

В некоторых случаях введение в коллоидную систему очень малых количеств ВМС приводит не к защите, а к снижению устойчивости.

Сенсибилизацией называется снижение порога коагу­ляции золя при добавлении в него ВМС.

Это явление особенно характерно для линейных мак­ромолекул, несущих полярные группы на обоих концах цепи (например, поливиниловых спиртов). Длинная мо­лекула полимера присоединяется двумя концами к двум разным частицам дисперсной фазы, скрепляет их углево­дородным мостиком. Этот вид коагуляции, называемый флокуляцией, приводит к образованию рыхлых хлопье­видных частиц — флокул.

Благодаря сравнительной дешевизне флокулянтов, флокуляция широко используется для очистки природ­ных и сточных вод. Большое практическое применение в качестве флокулянта находит полиакриламид (ПАА):

вещество, растворимое в воде.

8. Гетерокоагуляция и гетероадагуляция

Гетерокоагуляцией называется слипание разнород­ных частиц.

Один из типичных случаев гетерокоагуляции — так называемая взаимная коагуляция — слипание разноимен­но заряженных частиц, которое происходит за счет элект­ростатических сил притяжения. Этот процесс широко ис­пользуют для разрушения дисперсных систем, необходи­мого при очистке природных и промышленных сточных вод. Так, на водопроводных станциях перед подачей воды на песчаные фильтры к ней добавляют Al₂(SO₄)₃ или FeCl₃ — положительно заряженные золи гидроксосоединений алю­миния или железа, образующиеся в результате гидролиза, вызывают быструю коагуляцию взвешенных, отрицатель­но заряженных частиц почвы, микрофлоры и др.

Однако гетерокоагуляция может происходить и тог­да, когда частицы золя несут заряды одного знака.

Гетероадагуляцией называют прилипание частиц дисперсной фазы к вводимой в систему чужеродной по­верхности.

Термин «гетероадагуляция» — это сокращение полного названия: гетерогенная адгезионная коагуляция. По мне­нию С. С. Воюцкого, одной из причин потери устойчивости дисперсных систем в присутствии чужеродной поверхно­сти является адсорбция стабилизатора на этой поверхности и уменьшение его концентрации в коллоидной системе.

Примером гетероадагуляции может служить отложе­ние коллоидных частиц на волокне, используемое при дублении, крашении и т. д.