НА ТЕМУ : МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Химический факультет - презентация

1 НА ТЕМУ : МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ОЧИСТКИ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Одесский национальный университет имени И. И. Мечникова Химический факультет Реферат Студентки 4 курса 1 группы Козишкурт Анастасии Одесса 2017

2 Дисперсная система это система, в которой мелкие частицы одной или нескольких веществ равномерно распределены между частицами другого вещества. Дисперсной фазой называют мелкие частицы вещества которое распределено в системе. Дисперсионной средой называют вещество в котором распределена дисперсная фаза. 3 Гетерогенная дисперсная система: частицы дисперсной фазы имеют размер больше чем 1·10-9 м и составляют отдельную фазу от дисперсионной среды. Гомогенная дисперсная система: между дисперсной фазой и дисперсионной средой нет поверхности раздела (истинные растворы). Размеры молекул, ионов меньшие чем 1·10-9 м.

3 С ТЕПЕНЬ ДИСПЕРСНОСТИ. К ЛАССИФИКАЦИЯ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ. 4 Степень дисперсности (D)- это величина, обратная размеру частицы(d) D = 1/d Чем меньше размер частицы -- тем больше дисперсность системы Классификация по степени дисперсности Грубодисперсные (d= м) (грубые суспензии,. эмульсии, порошки). Cредней дисперсности (d= м) (тонкие суспензии, дым, пористые тела). Высокодисперсные (d= м) (коллоидные системы).

4 П ОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Диспергационные методы. Эта группа методов объединяет механические способы, с помощью которых твердые тела раздавливаются, дробятся или расщепляются. Характерны для лабораторных, промышленных и для процессов диспергирования, происходящих в природе. В лабораторных и промышленных условиях данные процессы проводят в дробилках, жерновах и мельницах различной конструкции. Наиболее распространены шаровые мельницы, в которых получают системы, с размерами частиц в пределах: от 2 – 3 до 50 – 70 мкм. В коллоидных мельницах различных конструкций добиваются более тонкого диспергирования, принцип действия таких мельниц основан на развитии разрывающих усилий в суспензии или эмульсии под действием центробежной силы. Взвешенные крупные частицы испытывают при этом значительное разрывающее усилие и таким образом диспергируются. Высокой дисперсности можно достичь ультразвуковым диспергированием. Экспериментально установлено, что дисперсность находится в прямой зависимости от частоты ультразвуковых колебаний. Эмульсии, полученные ультразвуковым методом, отличаются однородностью размеров частиц дисперсной фазы. 5

5 Диспергационные методы. Метод Бредига основан на образовании вольтовой дуги между электродами из диспергируемого металла, помещенными в воду. Сущность метода заключается в распылении металла электрода в дуге, а также в конденсации паров металла, образующихся при высокой температуре. Метод Сведберга, в котором используется колебательный разряд высокого напряжения, приводящий к проскакиванию искры между электродами. Этим способом можно получать не только гидрозоли, но и органозоли различных металлов. При дроблении и измельчении материалы разрушаются в первую очередь в местах прочностных дефектов (макро- и микротрещин). Поэтому по мере измельчения прочность частиц возрастает, что обычно используют для создания более прочных материалов. В то же время увеличение прочности материалов по мере их измельчения ведет к большому расходу энергии на дальнейшее диспергирование. Разрушение материалов может быть облегчено при использовании эффекта Ребиндера – адсорбционного понижения прочности твердых тел. Этот эффект заключается в уменьшении поверхностной энергии с помощью поверхностно- активных веществ (ПАВ), в результате чего облегчается деформирование и разрушение твердого тела(жидкие металлы для разрушения твердых металлов). Применением диспергационных методов достичь весьма высокой дисперсности обычно не удается. Системы с размерами частиц порядка – 10 7 см получают конденсационными методами. 6 П ОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

6 Конденсационные методы (физические) В основе конденсационных методов лежат процессы возникновения новой фазы путем соединения молекул, ионов или атомов в гомогенной среде. Эти методы можно подразделить на физические и химические. Физическая конденсация –конденсация из паров и замена растворителя. (образование тумана). Метод замены растворителя ( изменение состава среды) основан на таком изменении параметров системы, при котором химический потенциал компонента в дисперсионной среде становится выше равновесного и тенденция к переходу в равновесное состояние приводит к образованию новой фазы. Данным методом получают золи серы, фосфора, мышьяка и многих органических веществ, вливая спиртовые или ацетоновые растворы этих веществ в воду. 7 П ОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

7 Конденсационные методы (химические) Химическая конденсация: вещество, образующее дисперсную фазу, появляется в результате химической реакции. Таким образом, любая химическая реакция, идущая с образованием новой фазы, может быть источником получения коллоидной системы. 1. Восстановление ( получение золя золота восстановлением золото хлористоводородной кислоты): 2HAuCl 2 +3H 2 O 2 =2Au+8HCl+3O 2 2. Окисление (образование золя серы в гидротермальных водах, с окислителями (сернистым газом или кислородом)): 2H 2 S+O 2 =2S+2H 2 O 3. Гидролиз 4. Реакции обмена ( получение золя сульфида мышьяка): 2H 3 AsO 3 +3H 2 S=As 2 S 3 +6H 2 O Таким образом, для конденсационного получения золей необходимо, чтобы концентрация вещества в растворе превышала растворимость, т.е. раствор должен быть пересыщенным. 8 П ОЛУЧЕНИЕ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

8 М ЕТОДЫ ОЧИСТКИ КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ. Золи и растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) содержат в виде нежелательных примесей низкомолекулярные соединения. Их удаляют следующими методами. Диализ –исторически первый метод очистки. Очищение коллоидных растворов через полупроницаемую мембрану, которая омывается растворителем. Электродиализ – это процесс очистки золей от примесей электролитов в электрическом поле которое ускоряет движение ионов. Ультрафильтрация – метод очистки путем продавливания дисперсионной среды вместе с низкомолекулярными примесями через ультрафильтры. Микрофильтрацией называется отделение с помощью фильтров микрочастиц размером от 0,1 до 10 мкм. Комбинированные методы очистки. Помимо индивидуальных методов очистки – ультрафильтрации и электродиализа – известна их комбинация: электро-ультрафильтрация, применяемая для очистки и разделения белков. Очистить и одновременно повысить концентрацию золя или раствора ВМС можно с помощью метода, называемого электро-декантацией. Электро- декантация происходит при работе электродиализатора без перемешивания. 9

9 С ПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ !