Лекция 8

Дегидратация.

Первичные осадки характеризуются низкой скоростью отстаивания за счет сольватационнных оболочек, которые имею слои поверхности. На поверхности осадка различают несколько сольватационных слоев. Первый слой может быть более прочно связан с поверхностью осадка за счет образования водородных связей. Второй слой, в котором молекула воды связана водородными связями с молекулой воды первого сольватационного слоя. Может быть третий слой, в котором молекула воды связана с молекулой второго слоя. По мере увеличения количества слоев прочность водородной связи ослабевает, наиболее прочную связь имеет первый слой. Менее прочную имеет второй и еще менее прочную третий. Можно выделить поверхностный слой, где водородная связь очень слаба или отсутствует, и вода называется капиллярно-конденсационной. При старении осадка под жидкой фазой в результате упорядочения структуры, самоорганизации наименее слабые связи молекул воды могут отщепиться и перейти в жидкую фазу. Это приводит к изменению физических свойств осадка таких, как скорость отстаивания, объемное количество осадка, скорость фильтрации.

Свежеосажденный полигидрат оксида алюминия, ренгеноаморфный осадок, нет структуры, обладает избыточной поверхностной энергией, молекулы расположены хаотически, неорганический полимер. Псевдобемит AlOOH, характерна слоистая структура, молекулы воды локализованы в межслоевом пространстве. Байерит Al(OH)₃.

Полиморфизм.

Протекание полиморфных превращений идет параллельно с другими процессами физического старения. Для многих неорганических соединений характерен ряд процессов, который связан с изменением структуры соединений при их контакте с жидкой фазой. Основными факторами, которые влияют на эти процессы являются рН среды (концентрация ОН^—групп в жидкой фазе), температура. Это главный параметр от которого зависит растворимость и метастабильность данного соединения при заданных условиях.

Химическое старение осадков под воздействием жидкой фазы.

Химическое старение осадков сопровождается химическими реакциями, которые могут протекать между твердой и жидкой фазами. Могут протекать разнообразные химические реакции в частности реакция нейтрализации, гидролиза, обмена, ионного обмена, ОВР. Типы реакций, которые лежат в основе старения, зависят от солевой природы жидкой фазы и природы осадка. Химическое старение во многих случаях приводит к существенному изменению мольного соотношения между компонентами и, следовательно, химического состава. При химическом старении одновременно могут протекать несколько химических реакций. Скорость химического старения зависит от условий нахождения системы осадок – жидкая фаза. Увеличение температуры в данной системе интенсифицирует процесс старения. Скорость старения во времени убывает.

Гидротермальное старение.

При гидротермальном старении осадков протекают как химические, так и физические процессы и происходит формирование кристаллической структуры с заданным химическим фазовым составом и дисперсностью. Происходит при температуре не ниже температуры кипения воды и при повышенном давлении. Свойства воды отличаются от свойств при н.у.

v , см³/ч

τ₁ τ

Имеется свежеосажденный алюмофосфат натрия. До τ₁ – индукционный период. Его продолжительность зависит от температуры, при которой стареет система и от солевой среды системы. Может исчисляться часами, сутками и т.д. подъем на графике характеризуется образованием кристаллической каркасной структуры, увеличивается доля цеолитной фазы. Последний участок характеризуется формированием структуры заданного состава.