Коллоидно-химические свойства и методы определения дисперсности НДС. Лекция 3 презентация

Лекция 3 Коллоидно-химические свойства и методы определения дисперсности НДС Особенности НДС Влияние размеров дисперсных частиц на свойства НДС (размерные эффекты) Методы определения дисперсности НДС (турбидиметрия, кондуктометрия, видеоанализ изображений и др. )

Особенности нефтяных дисперсных систем Большая удельная поверхность (Sуд.) Избыток поверхностной энергии () Дополнительный избыток поверх-ностной энергии на выпуклой поверх-ности раздела фаз Р (закон Лапласа)

Удельная поверхность НДС S уд. =S /М, м2/кг Для частиц одного и того же размера r S уд. = S1n, где n - число частиц в 1 кг дисперсной фазы. Число сферических части в 1 кг дисперсной фазы n =(4/3 r3) -1 Учитывая, что поверхность сферических частиц равна 4r2 , получаем S уд. =3/ r

Свойства ультрадисперсных и высокодисперсных НДС зависят не только от химического состава образующего Свойства ультрадисперсных и высокодисперсных НДС зависят не только от химического состава образующего их вещества, но и от размера частиц. Такую зависимость называют размерным, или масштабным, эффектом. Различают две группы размерных эффектов: 1. Эффекты, связанные с кривизной поверхности жидкой или газовой дисперсной частицы 2. Изменения физических и химических свойств, обусловленные малыми размерами дисперсных частиц

Размерные эффекты Схема образования избыточного давления (закон Лапласа)  P= 2/r Изменение давления насыщенного пара на выпуклой (а), плоской (б - Р) и вогнутой (в) поверхности раздела фаз Пример вогнутой поверхности – мениск смачивающей жидкости в капилляре

Уравнение давления насыщенного пара над плоской P и искривленной Р поверхностями Уравнение Кельвина Ln(P/P) =  2жг Vm/(rRT) Прирост давления насыщенного пара тем больше, чем меньше размер капель: Р,% r 0,1 1 мкм 1 100 нм 10 10 нм

Уравнение зависимости растворимости частиц C(r) от размера r т.е. растворимость малых частиц выше растворимости крупных

Лиофильные и лиофобные поверхности 0< <90 ºС –лиофильные поверхности (гидрофильные или олеофильные) 90 ºС – лиофобные поверхности (гидрофобные или олеофобные)

Адгезия жидкости и смачивание

Капиллярные явления в пористых телах В капилляре за счет смачивания (угол <90 ºС) образуется вогнутый мениск, поверхностное натяжение σжг на искривленной поверхности с радиусом кривизны r вызывает капиллярное давление P , которое уравновешивается весом столба жидкости Pн

Капиллярное давление в пористых телах

Методы определения дисперсности НДС в зависимости от размеров r дисперсных частиц

Интегральные и дифференциальные параметры . Интегральные параметры дают усредненные характеристики частиц  радиуса r или диаметра d, удельной поверхности s, среднего объема сферических частиц V и др. r = Σ fi ri /ni; s= 4fi ri 2/ni ; V=(fi di 3/6ni) , где fi  частота вероятности появления частиц с радиусом ri в поле зрения; n, ni  общее число измеряемых частиц или число частиц в i-ом интервале размеров; ri - средний размер частиц в i-ом интервале размеров. В случае полидисперсных частиц наиболее полную и достоверную информацию об ансамбле частиц дают дифференциальные характеристики. Результаты дисперсионного анализа обычно представляют в форме дифференциальных кривых распределения частиц по размерам

Нижний предел измерения размеров частиц различными методами 1- глаз человека; 2 -седиментация; 3 -оптический микроскоп; 4 -рассеяние света

Определение размеров частиц НДС методом турбидиметрии Закон рассеяния света Релея: D = lg Io/I= const-n, если: r (радиус частицы)   и 0 < n < 4 -практически отсутствует поглощение в данной области. Необходимо применение растворителей, Результат для монодисперсной НДС

Устройство кондуктометрического счетчика прибора фирмы "Coulter " 1  стакан; 2  электроды; 3  мешалка; 4  регулятор вакуума; 5  верхний и боковой краны; 6  емкость с диафрагмой; 7  отстойник; 8  вакуумный насос; 9  манометр; 10 - склянка для слива промывной жидкости; 11 -микроотверстие