30 Билет

Методы разрушения дисперсных систем

 1 Коалесценция (от лат. Coalesce — срастаюсь, соединяюсь) — слияние частиц (например, капель или пузырей) внутри подвижной среды (жидкости, газа) или на поверхности тела.

Коалесценция сопровождается укрупнением капель (пузырей) и обусловлена действием сил межмолекулярного притяжения. Это самопроизвольный процесс (сопровождается уменьшением свободной энергии системы).

В жидкой дисперсионной среде коалесценции часто предшествует коагуляция. ПРИМЕР: Коалесценция капель воды — одна из причин выпадения атмосферных осадков в виде дождя и росы.

2 Коагуляция (от лат. Coagulatio — свертывание, сгущение), также старение — объединение мелких частиц дисперсных систем в более крупные под влиянием сил сцепления с образованием коагуляционных структур.

Коагуляция — физико-химический процесс слипания коллоидных частиц.

Коагуляция ведёт к выпадению из коллоидного раствора хлопьевидного осадка или к застудневанию. Коагуляция — естественный, самопроизвольный процесс расслаивания коллоидного раствора на твёрдую фазу и дисперсионную среду. Таким образом дисперсная система стремится достигнуть состояния минимальной энергии.

Старение

Скорость старения зависит от напряжения на границе раздела фаз, радиуса частиц, коэффициента диффузии, температуры и растворимости макрофазы. Монодисперсные системы стареют крайне медленно. Слияние капель жидкости или газовых пузырьков называется коалесценцией. При слиянии твёрдые частицы сохраняют свою прежнюю форму.

Электролиты в диспергаторе ускоряют старение (электрокоагуляция).

Столкновения частиц, происходящие ввиду броуновского движения, далеко не всегда приводят к их слиянию. Двойной электрический слой, окружающий дисперсные частицы, отталкивает их друг от друга. Электролиты разрушают и деформируют этот слой, ускоряя коалесценцию. Эффективность процесса зависит от вида электролита (лиотропные ряды ионов) и его валентности.

Склонность гидрофобных золей к разрушению под воздействием небольших добавок электролитов была замечена давно и послужила объектом большого числа экспериментальных и теоретических работ.

Агрегативная устойчивость

Сложная структурная единица является элементарной составляющей ассоциативных и агрегативных комбинаций. В общем случае сложная структурная единица может рассматриваться как элемент структуры, нефтяной дисперсной системы преимущественно сферической формы, способный к самостоятельному существованию при данных неизменных условиях и построенный из компонентов нефтяной системы в соответствии с их склонностью к межмолекулярным взаимодействиям. Другими словами, в виде ассоциативных или агрегативных комбинаций рассматриваются структурные образования, формирующиеся в процессе межмолекулярных взаимодействий многочисленные углеводородные и неуглеводородные компоненты нефтяных систем. При этом под ассоциативной комбинацией подразумевают локальные образования молекул одного сорта, а агрегативной комбинацией считают формирования, включающие молекулы или их фрагменты разного сорта. Качество ассоциативных и агрегативных комбинаций, то есть совокупность молекулярных фрагментов, входящих в их состав, может изменяться при внешнем воздействии на нефтяную систему. Причем степень этого изменения может быть различна и для одной и той же системы колебаться в широких пределах в зависимости от вида, интенсивности и продолжительности воздействия на систему. В качестве основных характерных свойств ассоциативных и агрегативных комбинаций, находящихся в различных условиях, следует указать: При повышении температуры выше 300-350°С происходят более сложные явления. На первых стадиях, за счет испарения легкокипящих компонентов сырья, возрастает концентрация высокомолекулярных соединений, что приводит к интенсивному взаимодействию последних и формированию агрегативных комбинаций этих соединений. Эти так называемые среднетемпературные агрегативные комбинации своими размерами, степенью упорядочения молекул в них и другими свойствами отличаются от низкотемпературных.