Методы очистки коллоидных систем

Диализ –очистка коллоидных растворов и субстанций высокомолекулярных веществ от растворённых в них низкомолекулярных соединений при помощи полупроницаемой мембраны.

Электродиализ – процесс изменения концентрации электролита в растворе под действием электрического тока. Электродиализ применяют для опреснения воды, выделения солей из растворов.

Ультрафильтрация – диализ, проводимый под давлением.

· В основе работы аппарата искусственная почка лежит следующий физически принцип: из-за разницы осмотического давления в спец. мембране и явления диффузии из крови пациента удаляются низкомолекулярные в-ва, которые не были удалены почками(мочевина, калий, фосфор и др.)

Строение мицеллы.

· Твердые частицы коллоид. систем называются мицеллами. Мицеллу образуют:

1)ядро, состоящий из большого числа атомов или молекул нерастворимого в растворителе в-ва,имеющеекристал. строение;

2)на поверхности ядра адсорбируются те ионы,котореы могут достроить кристаллическую решетку этой частицы.Адсорбир. ионы опред. Знак и величину поверхност.потенциала и назыв.потенциало-определ.ионами(ПОИ);

3)вокруг ПОИ располаг. часть противоионов электролита-стабилизатора, образующих вместе с ПОИадсорбационный слой.;

4)ядро и адсорбац. слой, образуют диффузный слой мицеллы 

· Когда все противоионы находятся в адсорбционном слое, -потенциал становится равным нулю. Подобное состояние называется изоэлектрическим состоянием

Двойной электрический слой.

· ДЭС- это слой, возникающий на границе твердой и жидкой фазы мицеллы, состоящей из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака.

Современные представления о строении ДЭС следующие:

1.ДЭС образован потенциалопределяющими ионами.), находящимися на поверхности твердой частицы и эквивалентным количеством противоионов, находящихся в дисперсионной среде

2.Слой противоионов состоит из двух частей: плотного слоя и диффузного слоя

3.Адсорбционный слой противоионов примыкает к заряженной поверхности твердой частицы и имеет толщину порядка диаметра гидратированного противоина d

4.Диффузный слой имеет толщину δ, его образуют те противоины, которые находятся от заряженной поверхности на расстоянии, большем d, но в пределах расстояния δ. Эти противоины притягиваются к частице только электростатическими силами, следовательно, менее прочно, чем противоионы адсорбционного слоя.

5.Полное падение потенциала ДЭС называется термодинамическим потенциалом φ0

Дзето-потанцеал.

· Дзета-потенциал - важнейшая характеристика ДЭС, он определяет возможность и скорость относительного перемещения дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивность электрокинетических явлений, устойчивость золей и разрушение дисперсных систем электролитами.

· Зависит от:

1)размер ДЭС.,чем больше размыт ДЭС,тем больше дзета-потенциал.

2)от концентрации электролита-стабилизатора,чем он больше,тем меньше дзета-потенциал.

3)от заряда противоиона,чем он больше,тем больше дзета-потенциал.

Электрокинетические явления - это явления, наблюдаемые в дисперсных системах, мембранах и капиллярах. Например, при движении крови в артериях возникает потенциал течения малой величины. Одна из волн электрокардиограммы связана с этим потенциалом. Считается, что при восприятии звука органами слуха также участвует потенциал течения.

Седиментационная и агрегативная устойчивость коллоидных систем.

Кинетическая уст. - это способность дисперсных частиц оставаться во взвешенном состоянии.

Факторы,опред.эту уст.:

1)броуновское движение,

2)вязкость дисп.среды,

3)разность плотность дисп.фаз и среды,

4)степень дисперсности коллоид.частиц(чем меньше размрчастиц,тем больше кинетическая йстойчивость)

Агрегативная уст. – это способность частиц дисп. Фазы противостоять их слипанию(агрегации).

Факторы:

1)налич. вокруг мицеллы сольватых оболочек.

2)наличие у коллоид.частиц одноименнных зарядов, что мешает им соединяться в крупные агрегаты

Явление коагуляции коллоидных систем.

• Коагуляция - это процесс слипания коллоид.частиц в более крупные агрегаты с последующей потерей агрегативной устойчивости.
• Скрытая коагуляция – невооруженным глазом нельзя наблюдать каких-либо внешних признаков происходящих изменений в золе.

Явная коагуляция – о коагуляции можно судить невооруженным глазом: по помутнение, по выпадению осадка, по изменению цвета.

• Факторы:

1)добавление эле-та,

2)изменение температуры,

3)механическое воздействие(перемешивание,встряхивание),

4)различное облучение,

5)эл.ток и др.

Коагуляция коллоидных систем эликтролитами.

• Все электролиты могут вызвать коагуляцию, но наиболее коагулирующим действием обладает тот ион, который противоположен заряду гранулы. Коагуляцию вызывает только определенная концентрация электролита. Минимальное кол-во электролита,вызывающее коагуляцию, называется порогом коагуляции.
• Чем меньше ПК, тем больше коагулирующая способность электролита.Величина ПК зависит от величины заряда иона-коагулятора: чем он больше,тем меньшеПК. Эта зависимость называется правилом Шульце-Гарди.
• Коагуляция смесями электролитов. Возможны три случая совместного действия смеси из двух или более электролитов на коллоидный раствор:

1) суммирование коагулирующего действия электролитов (аддитивность)

2) один электролит ослабляет действие другого (антагонизм)

3) один электролит усиливает действие другого (синергизм)

Кинетика коагуляции.

В качестве количественной характеристики коагуляции Зигмонди предложил использовать скорость коагуляции.

 

Скорость коагуляции V – это изменение концентрации коллоидных частиц в единицу времени при постоянном объёме системы.

V = -  ,

где «c» – концентрация частиц; t – время. Знак «-» стоит потому, что концентрация частиц со временем уменьшается, а скорость всегда положительна.

       Степень коагуляции α:

 

α = ,

 

где Z – общее число столкновений частиц в единицу времени; Z_эф – число эффективных столкновений (т.е. столкновений, приводящих к коагуляции) в единицу времени.

       Если α = 0, коагуляция не происходит, золь агрегативно устойчив.

       Если α = 1, происходит быстрая коагуляция, т.е. каждое столкновение частиц приводит к их слипанию.

       Если 0 ‹ α ‹ 1, то идет медленная коагуляция, т.е. только некоторые столкновения частиц приводят к их слипанию.

       Чтобы частицы при столкновении слиплись, а не разлетелись как упругие шары, должен быть преодолён потенциальный барьер коагуляции ∆U_K. Следовательно, коагуляция произойдёт только в том случае, когда коллоидные частицы будут обладать кинетической энергией, достаточной для преодоления этого барьера. Это может быть достигнуто добавлением к золю электролита-коагулянта.   

                       Свойства растворов ВМС.