Порядок выполнения работы
Для проведения работы необходимы:
торзионные весы;
чашечка для взвешивания;
стеклянный цилиндр;
мешалка (диск с отверстиями, закрепленный на стержне);
секундомер;
исследуемый порошок молотого кварцевого песка.
Определяют показание торзионных весов m0, отвечающее массе пустой чашечки в чистой дисперсионной среде (дистиллированной воде). Воду наливают в цилиндр до метки, соответствующей уровню исследуемой суспензии в соответствии с требованиями к высоте столба жидкости над и под чашечкой. Чашечку опускают в цилиндр, несколько раз поворачивают вокруг оси, чтобы избавиться от находящихся на ней пузырьков воздуха, затем производят взвешивание чашечки в воде. Навеску песка определяют из расчета получения 0,5% суспензии.
Приготавливают суспензию, для чего навеску исследуемого порошка вносят в цилиндр с дистиллированной водой с помощью мешалки, погружая мешалку в жидкость, и плавными движениями вверх и вниз перемешивают суспензию до тех пор, пока весь порошок не распределится равномерно по всему объему воды. Затем мешалку удаляют, а в суспензию быстро вносят измерительную чашечку и подвешивают ее к коромыслу весов, одновременно включается секундомер. При этом, как и при взвешивании в чистой дисперсионной среде, надо проследить, чтобы на чашечке не было пузырьков воздуха и, чтобы она не соприкасалась со стенками цилиндра, располагаясь соосно с ним.
Отмечают показания весов mизм с интервалами времени в 30 секунд, затем интервалы увеличивают до 1 минуты, 3 мин., 5 мин. По мере того, как за предыдущий интервал времени изменение массы становится менее 1-2 мг. Заканчивают измерения, когда за 10 минут изменение массы составит не более 2-3 мг. Полученные результаты заносят в таблицу 2.
По полученным результатам строят кривую седиментации m(%)=f(τ). Для построения интегральной и дифференциальной кривых распределения используют аналитический метод Н.Н. Цюрупы.
Для этого результаты седиментационного анализа обрабатывают аналитическим методом и результаты заносят в табл. 3. Значения радиусов для табл. 3 рассчитывают по уравнениям (13)-(15). Значения промежуточных радиусов задают в пределах rмин<r<rмакс;
Q вычисляют по спрямленной кривой седиментации (τ/m = f(τ)), а r0 – по формуле (10). Степень полидисперсности определяют по формуле (16).
Полученные результаты:
Таблица 1.2. Экспериментальные результаты седиментационного анализа
|
Время τ, с |
Показания весов mизм, мг |
m= mизм-m0, мг |
m, % |
τ/m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3. Результаты обработки данных седиментационного анализа аналитическим методом
|
r,мкм |
r/r0 |
ά2 |
Q,% |
έ |
F |
|
после адс.,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольные вопросы
1.Какие системы называются суспензиями? Какие частицы имеют частицы дисперсной фазы в суспензиях? Какие системы называют монодисперсными и полидисперсными? Что служит характеристикой полидисперсности системы?
2. Какие известны Вам методы дисперсионного анализа? Укажите области их применения. Для каких дисперсных систем применяется седиментационный анализ в гравитационном поле и в центробежном поле?
3. Напишите уравнение Стокса для скорости седиментации в гравитационном поле. Каков физический смысл входящих в него величин? Изменением каких параметров системы можно изменять скорость осаждения частиц?
4. При каких условиях соблюдается закон стокса при седиментации? Какие отклонения наблюдаются при несоблюдении этих условий?
5. Что такое константа седиментации и что она характеризует? Напишите выражение для константы седиментации сферических частиц, если осаждение их подчиняется закону Стокса.
6.Как определить содержание частиц для данного интервала размеров по интегральной и дифференциальной кривым распределения?