Порядок выполнения работы
1. Взять два стаканчика объёмом 100 мл. Один из них заполнить водой, другой – суспензией. Уровни жидкой дисперсионной среды в обоих стаканчиках должны быть одинаковы.
2. В стаканчик с чистой водой поместить пустую чашечку торзионных весов и взвесить её. Затем измерить расстояние – высоту седиментационного столба (h) – от поверхности воды до чашечки, (в м ).
3. Хорошо размешать суспензию стеклянной палочкой во втором стаканчике и сразу же поместить в него чашечку торзионных весов для взвешивания седиментационного осадка.
4. Через 30 с произвести первый замер массы седиментационного осадка. Следующий замер – через 60 с. Затем два замера через 180 с и три замера через 300 с. Если масса осадка за этот период не увеличится, то опыт можно считать завершённым.
5. Взвесить на аналитических весах пустой пикнометр; затем этот же пикнометр взвесить поочерёдно с дистиллированной водой и с суспензией.
Для расчёта коэффициента k, характеризующего природу среды, использовать следующие данные: ускорение свободного падения g = 9,81 м/с2; динамическая вязкость воды при 298 К η = 0,001 н∙с/м2. Разность плотностей суспензии и дисперсионной среды рассчитать по формуле
где
– масса пустого пикнометра;
– масса пикнометра с водой;
–
масса пикнометра с суспензией
6. По данным измерений построить седиментационную кривую и обработать ее по методике, предложенной выше.
7. Рассчитать максимальный, текущие и минимальный радиусы частиц по уравнениям (78) и (79). Определить распределение частиц по размерам Q (см. методику расчёта). По полученным данным построить интегральную кривую распределения частиц по размерам.
8. Провести графическое дифференцирование интегральной кривой (смотри рис. 35). По полученным результатам построить дифференциальную кривую распределения частиц суспензии и определить наиболее вероятный радиус частиц.
Электрокинетические явления Теоретическое введение
При относительном движении различных контактирующих фаз возникают своеобразные явления, которые называют электрокинетическими. Известно четыре электрокинетических явления: электроосмос, электрофорез, потенциалы течения и седиментации. Первые два явления − электроосмос и электрофорез открыты профессором Московского университета Рейсом в 1808 году. Позднее установлены потенциалы течения и седиментации.
Электрокинетические явления обусловлены существованием двойного электрического слоя ДЭС на границе раздела фаз. Ниже приведена качественная характеристика этих явлений.
Электроосмос. В нижнюю часть U-образной стеклянной трубки помещается толчёный кварц и заливается вода (Рис. 38, а). При подведении постоянного электрического напряжения около 100В к электродам, впаянным по разные стороны сосуда, вода начнёт перемещаться в сторону отрицательного электрода.
Ч
ерез
определённое время разность уровней
воды в левом и правом коленах сосуда h
достигнет примерно 20см.
Э
Рис. 38. а - схема установки для электроосмоса; б – схема передвижения в
капиллярах ионов с жидкостью при наложении постоянного
электрического напряжения
то связано с тем, что между песчинками кварца образуются капилляры, заполненные жидкостью. Поверхность капилляров в контакте с водой заряжается отрицательно, а внешняя обкладка ДЭС несёт избыток положительных ионов, которые под действием электрического поля начинают двигаться к отрицательному электроду, увлекая за собой жидкость (Рис. 38, б). Таким образом, то связано с тем, что между песчинками кварца образуются капилляры, заполненные жидкостью. Поверхность капилляров в контакте с водой заряжается отрицательно, а внешняя обкладка ДЭС несёт избыток положительных ионов, которые под действием электрического поля начинают двигаться к отрицательному электроду, увлекая за собой жидкость (Рис. 38, б). Таким образом, электроосмос – это явление движения жидкости относительно измельчённой твёрдой фазы под действием постоянного электрического напряжения.