Робота 4.1. Седиментаційний аналіз суспензії

Об’єктом дослідження в роботі є суспензія каоліну.

Мета роботи полягає у визначенні розмірів частинок каоліну, що містяться в суспензії, а також у встановленні фракційного складу суспензії. Густина каоліну, який використовується в досліді, складає 2700 кг/м³.

Спостереження за ходом седиментації проводять за допомогою торсійних терезів (рис. 17).

Рис. 17. Схема установки для седиментаційного аналізу: 1 – склянка для суспензії; 2 ‑ шалька; 3 – коромисло терезів; 4 – аретир; 5 – важіль; 6 ‑ покажчик рівноваги; 7 – стрілка терезів

Хід виконання роботи

1. Підготувати прилад для проведення досліду: налити в склянку для суспензії 1 воду до мітки та занурити у неї шальку 2, причеплену до коромисла терезів 3, слідкуючи за тим, щоб шалька не торкалася стінок склянки. Відкрити аретир 4 та рухом важеля 5 встановити покажчик рівноваги 6 у нульове положення.

2. В момент, коли терези зрівноважені, записати в табл. 4.1 масу шальки в дисперсійному середовищі (мг), на яку вказує на шкалі стрілка терезів 7. Виміряти лінійкою глибину занурення шальки у воду H (м) та записати її в табл. 4.1.

3. Виключити терези, закривши аретир, та обережно, щоб не збити їх налаштування, вилити воду зі склянки 1, після чого повернути склянку на місце. Записати температуру досліду. За даними табл. 5.1 визначити в’язкість води за цієї температури, розрахувати константу седиментації та записати її в табл. 4.1.

4. Енергійно збовтати протягом 2 – 3 хвилин закриту корком колбу із суспензією. Добре збовтану суспензію налити в склянку 1 до мітки, включити терези і секундомір. Відразу після цього важелем 5 зрівноважити терези, при цьому покажчик рівноваги має співпадати з рискою. Терези мають урівноважуватись протягом всього часу експерименту. Перше вимірювання маси осаду необхідно зробити як можна швидше, щоб уловити осідання найбільших за розмірами частинок, що містяться в суспензії. Після цього деякий час седиментаційні виміри треба проводити з інтервалом 15 c. Подалі інтервали між вимірюваннями маси осаду слід збільшувати: спочатку вдвічі – до 30 с, потім – до 1 хв і подалі (див. табл. 4.1). Записати показники торсійних терезів для кожного моменту часу від початку експерименту, зазначеного в табл. 4.1. Експеримент закінчити, коли показники терезів протягом 6 – 7 хвилин залишаються незмінними.

5. Після закінчення досліду змити із шальки терезів частинки суспензії, що осіли, всю суспензію кількісно перенести назад у літрову колбу, змиваючи зі склянки осад дистильованою водою.

Таблиця 4.1. Результати седиментаційного аналізу суспензії

Температура досліду, º С						Густина		фази, 			2700		кг/м3
В’язкість середовища , Па·с								середовища,			1000
Глибина занурення шальки Н, м							Константа К, (мс)0,5
№	Час, с	Маса шальки з осадом Q, мг	№		Час, с		Маса шальки з осадом Q, мг		№	Час, с		Маса шальки з осадом Q, мг
0	0		14		300				28	1260
1	15		15		330				29	1380
2	30		16		360				30	1500
3	45		17		420				31	1620
4	60		18		480				32	1740
5	75		19		540				33	1860
6	90		20		600				34	1980
7	105		21		660				35	2100
8	120		22		720				36	2340
9	150		23		780				37	2580
10	180		24		840				38	2820
11	210		25		900				39	3060
12	240		26		1020				40	3300
13	270		27		1140				41	3540

6. За даними експерименту побудувати седиментаційну криву Q=f(). На седиментаційній кривій через точки, що утворюють прямолінійні відрізки, провести прямі до перетину з віссю ординат. Визначити маси окремих фракцій Q_і за відрізками, що відтинаються на осі ординат Q продовженням ламаних, та обчислити їхні масові відсотки q_і. Розрахувати за формулою (4.3) еквівалентні радіуси частинок окремих фракцій r_і, обчислити значення інтервалів радіусів r_і та величини для всіх фракцій, побудувати диференціальну криву розподілу часток за розмірами (див. рис. 16) і за положенням максимуму на цій кривій визначити переважний радіус часток R у системі. Результати розрахунків записати в табл. 4.2.

Таблиця 4.2. Дані для побудови диференціальної кривої розподілу часток за розмірами

Номер фракції і		1	2	3	4	5	6	7
Маса фракції Qі, мг
Масовий % фракції qі
Час осідання фракції і, с
Радіус частинок rі, мкм
r, мкм	, мкм
	, мкм
	, мкм
Значення функції

Звіт

Таблиці 4.1 і 4.2.

Графіки Q = і .

Значення константи K =....... м^0,5·с^0,5.

r_max = .... м; r_mіn = .... м.

Переважний радіус часток R = ... м.

Висновок.