Муниципальное образовательное учреждение Гимназия 80. Научно-исследовательская работа на тему Разделение смеси диамагнитных золей в постоянном магнитном поле. Выполнил: Федосов Прохор Сергеевич Научный руководитель: Харитонова Вера Евгеньевна г. Челябинск г

Цель работы. Целью работы является: 1)Разработка установки, позволяющей эффективно отклонять движущиеся частицы золя с помощью постоянного магнитного поля. 2) Получение на барабане двух чистых веществ, изначально поданных в установку в виде смеси.

Коллоидное состояние вещества. -мелкораздробленное вещество равномерно распределено в дисперсионной среде. -в коллоидных системах размер частиц дисперсной фазы составляет 10 –9 –10 –7 м -золем называют водные суспензии -коллоидные частицы обладают зарядом

Теоретические основы технологии. 1. Движение заряженных частиц в магнитном поле. α=90° α90°

2. Электрофорез. -движение заряженных частиц к противоположно заряженному электроду при наличии внешнего электрического поля. -скорость движения частиц зависит от ζ-потенциала частиц и от напряженности электрического поля. -уравнение Смолуховского: v=DЕζ/4πη, где ζ – электрокинетический дзета-потенциал, В; η – вязкость дисперсионной среды, Па·с; E – напряженность электрического поля, В/м, Е=U/L; D – диэлектрическая проницаемость. Прибор для изучения электрофореза

Установка. Электрофоретический ускоритель коллоидных частиц. Магнитный сепаратор частиц. Разделяемые вещества: -Fe(OH) 3 -Al2O3*2SiO2*2H2O

Схематическое изображение.

Магнитный сепаратор частиц витков 12В, 3А В=0,061 тл R1 = 1,03м L1 = 7,9 cм Fл = 1,46* Н R2 = 0,71м L2 = 6,6 см Fл = 0,71* Н

Общий вид установки.

Испытания установки. vср, м/с Ширина отложений, ммХарактер отложенийРисунок отложений ммЧастицы равномерно распределились на проводящей поверхности барабана. 273Максимальная плотность достигну- та на промежутке до 16мм от края. Ширина отложений около 16 мм с каждой стороны. Наибольшая плотность отложений достигнута по краям барабана ммЧастицы равномерно распределились на проводящей поверхности барабана. 459Наиболее плотные отложения сформировались в середине барабана на рас- стоянии мм от краев. Ширина плотных отложений составила около 25 мм. Наиболее плотные отложения заняли центральную часть барабана. 566Общая ширина – 60 мм. Четкие, контрастные отложения каолина расположились с каждого края барабана и составляли около 10 мм в ширину. Четкие отложения гидроксида железа (III) составили около 20мм и сосредоточились в середине барабана. По краям и в середине барабана отложились почти чистые вещества. Можно сказать, что разделение частиц произошло хотя и не полностью. На промежутках не оговоренных выше отложилась смесь частиц.

Расчет КПД и обобщение результатов. B(q1+q2)(v1+v2)(L1+L2) IэлUэл+IмагнUмагн = 57% Для повышения КПД установки необходимо -повышать значения векторов Е для увеличения скорости -повышать значения В для увеличения кривизны траекторий -увеличить ширину барабана -оптимизировать соотношения между размерами деталей -снизить значение силы тока

Практическое значение. -на обогатительных фабриках для сепарации легкой фракции -в химической промышленности для разделения смесей -в фармакологической промышленности при приготовлении лекарственных препаратов -при нанесении покрытий определенной конфигурации -в электромагнитных фильтрах -в системах водоочистки

Спасибо за внимание!