Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физикохимия растворов полимеров и композиционных полимерных материалов. Методические указания
.pdf
где V0 – средняя скорость осаждения исходной дисперсии (без добавки
полимера), V – средняя скорость осаждения дисперсии после введения
флокулянта, t0 – время осветления 30% объема мерного цилиндра в исходной дисперсии, t – время осветления того же объема цилиндра после введения флокулянта.
:
1 2
3 4
5
6
Время 30%-ного осветления объема цилиндра находят графически
(рис. 16). Уточним, что на участке до 30% осветления седиментационные
кривые практически линейны, что существенно облегчает процедуру подсчета параметра D.
При введении флокулянта порциями, а также при совместном использовании нескольких флокулянтов необходимо не только определение
61
но и количественная оценка вклада каждой из добавок в результирующий
:
1
2
флокулирующий эффект. Для этого рассчитывают дифференциальную
флокулирующую активность i-го компонента (i-й добавки полимера) λi:
где С – общая концентрация полимера; ΔC
– изменение концентра-
i
ции за счет введения i-го компонента (i-й порции полимера). D
i
подсчитывается как
где ti – время 30%-ного осветления
при введении i-й добавки флокулянта; t
– время 30%-ного освет-
i-1
ления для предыдущей дозы полимера.
Выполнение работы
1. Приготовить суспензию каолина (охры) в воде: взвесить 8 г
порошка, всыпать его в мерный цилиндр на 100 мл, залить дистиллированной водой до отметки 50 мл, закрыть пробкой и взболтать.
Взбалтывание проводить путем неоднократного плавного переворачивания цилиндра. Резких движений при перемешивании следует избегать из-за возможности появления пузырьков воздуха, мешающих
дальнейшей работе. После смачивания водой всей массы порошка в
мерный цилиндр доливают дистиллированную воду до отметки
Н0=99 мл.
2. Поставить цилиндр на ровную поверхность и убедиться, что
весь порошок находится во взвешенном состоянии, а не налип на
стенках и дне цилиндра, и что существует четкий фронт осаждения
дисперсии. В противном случае перемешивание продолжить до полной однородности системы.
3. Убедившись, что существует четкая граница, начать измерения. Для этого цилиндр десятикратно аккуратно перевернуть (старать-
62
ся перемешивание проводить во всех опытах одинаковыми движения-
1 Исходная
дисперсия
Время,
мин
1 2 3 4 5 6 7
…
Н, деления
Н
осв
, %
2 С первой
добавкой
ПАА
(0,1 мл)
Время,
мин
30
60
90
120
150
180
210
…
Н, деления
Н
осв
, %
3 Со второй
добавкой
ПАА
(в сумме
0,2 мл)
Время,
мин
15
30
45
60
75
90
105
…
Н, деления
Н
осв
, %
ми), установить на рабочий стол и в этот же момент включить секундомер. Через промежутки времени, указанные преподавателем (рекомендуется – каждую минуту), фиксировать положение границы раздела Н (в делениях с точностью до 0,5 мл) между осветленной и неосветленной частями мерного цилиндра. Измерения продолжать до осветления половины объема цилиндра.
4. С помощью пипетки добавить в верхнюю зону осветленной
части дисперсии раствор полиакриламида исходной концентрации
С0=0,1% в количестве ν1=0,1 мл и осуществить перемешивание в том
же режиме, что и в предыдущем опыте. Рекомендуемые промежутки
времени для определения положения границы раздела – 30 с.
5. Добавить новые порции раствора полимера в следующей последовательности: νi=0,1; 0,1; 0,2; 0,2 и 0,3 мл. Промежутки времени
для измерения сократить до 15 с, а при очень быстром оседании – до
5 с. Общий объем введенного раствора полимера от опыта к опыту
составляет соответственно Σνi=0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7 и 1,0 мл.
6. Определить в процентах объем осветленной части цилиндра:
ν
ν
Результаты измерений и вычислений занести в табл. 17.
Таблица 17. Результаты измерений и вычислений
63
4 С третьей
добавкой
ПАА
(в сумме
0,3 мл)
Время,
мин
15
30
45
60
75
90
105
…
Н, деления
Н
осв
, %
Номер опыта
1
(исходная
дисперсия)
2
(первая
добавка
полимера)
3
(вторая
добавка
полимера)
4 5 6
7
t
30%
, c
Общая концен-
трация поли-
мера С, %
0
ΔСi, %
0
D 0
Di -
λi -
(продолжить таблицу для всех проводимых экспериментов)
7. Построить седиментационные кривые Н
=f(t). Для каждого
осв
эксперимента определить время осветления 30% дисперсии (рис. 16).
Рассчитать параметры D и Di по формулам (40) и (43).
8. Для каждого эксперимента рассчитать общую процентную
концентрацию полиакриламида в системе С и изменение концентрации за счет i˗й добавки ΔСi:
ν
ν
ν
ν
9. Рассчитать флоккулирующую активность i-й добавки λi по формуле (42). Результаты вычислений занести в табл. 18. Построить графики зависимости D от С и λi от С.
Таблица 18. Результаты вычислений
64
10. Из анализа графиков и табличного материала по зависимости λi от
ΔCi сделать выводы о наиболее рациональном использовании ПАА в процессе флокуляции в режиме стесненного оседания.
Вопросы для самоконтроля
1. Дайте характеристику явления седиментационной устойчивости дисперсной системы.
2. Охарактеризуйте явление флокуляции.
3. Назовите полимерные соединения применяемые в качестве
флокулянтов.
4. Сформулируйте механизмы флоккулирующего действия полимеров.
5. Объясните, чем характеризуется эффективность действия
флокулянтов.
6. Охарактеризуйте методы оценки флокулирующего действия
полимеров, назовите наиболее применяемый.
7. Объясните методику построения кинетических кривых седиментации суспензий.
8. Покажите расчет концентрации полимера-флокулянта в дисперсной системе.
65
Библиографический список
1. Коноплева, А. А. Основы химии и физики полимеров: индивидуальные задания для самостоятельной работы студентов / А.А. Коноплева, С.А. Богданова, Д.М. Торсуев. – Казань: КГТУ, 2009. – 28 с.
2. Физикохимия полимеров / А. М. Кочнев [и др.]. – Казань: ФЭН,
2003. – 512 с.
3. Практикум по физикохимии растворов и дисперсий полиме-
ров / С. В. Крупин [и др.]. – Казань: КГТУ, 2003. – 154 с.
4. Рамбиди, Н. Г. Структура полимеров – от молекул до наноансамблей / Н. Г. Рамбиди. – Долгопрудный: Интеллект, 2009. – 264 с.
5. Семчиков, Ю. Д. Высокомолекулярные соединения / Ю. Д. Сем-
чиков. – М.: Академия, 2006. – 368 с.
6. Сутягин, В. М. Химия и физика полимеров / В. М. Сутягин,
Л. И. Бондалетова. – Томск: ТПУ, 2003. – 208 с.
66
ФИЗИКОХИМИЯ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
И КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ
МАТЕРИАЛОВ
67
Подписано в печать 28.11.2018
Формат 6084 1/16
Бумага офсетная
Печать ризографическая
3,95 усл. печ. л.
4,25 уч.-изд. л.
Тираж 100 экз.
Заказ
Издательство Казанского национального исследовательского
технологического университета
Отпечатано в офсетной лаборатории Казанского национального
исследовательского технологического университета
420015, Казань, К. Маркса, 68
68
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]