Седиментация это в химии кратко

Обновлено: 05.07.2024

1) (от лат. sedimentum — оседание) - оседание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жидкой или газообразной дисперсионной среде в гравитационном поле или поле центробежных сил. Седиментация происходит, если направленное движение частиц под действием силы тяжести или центробежной силы преобладает над хаотическим тепловым движением частиц . Скорость седиментации зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, а также ускорения, возникающего при действии на частицы сил поля. Для мелких не взаимодействующих между собой сферических частиц скорость седиментации определяется по формуле Стокса . Седиментация в дисперсных системах (особенно с газовой дисперсионной средой) часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие коагуляции или коалесценции [1].

2) направленное движение частиц в поле действия гравитационных или центробежных сил. Скорость седиментации зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, а также от ускорения силы тяжести и действующих на частицы центробежных сил. В поле гравитационных сил седиментируют частицы грубодисперсных систем, в поле центробежных сил возможна седиментация коллоидных частиц и макромолекул. Седиментация в центрифугах и ультрацентрифугах, а также в гравитационном поле лежит в основе седиментационного анализа [2].

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "седиментация" в других словарях:

Седиментация — [sedimentum осадок] образование всех видов осадков в природных условиях путем перехода осад. материала из подвижного или взвешенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное (осадок). Наблюдается на втором и третьем этапах стадии… … Геологическая энциклопедия

Седиментация — в социологии процесс закрепления в сознании индивидов знаний (практического характера): полученных в ходе жизнедеятельности; и пригодным для передачи последующим поколениям с помощью языка. По английски: Sedimentation См. также: Психические… … Финансовый словарь

седиментация — седиментирование, расслоение, оседание, осадконакопление Словарь русских синонимов. седиментация сущ., кол во синонимов: 4 • осадконакопление (2) • … Словарь синонимов

СЕДИМЕНТАЦИЯ — (от лат. sedimentum оседание) 1) в химии оседание мелких частиц какого либо тела в жидкости или газе под действием гравитацинного поля или центробежных сил. Используют в промышленности для разделения порошков на фракции, выделения различных… … Большой Энциклопедический словарь

СЕДИМЕНТАЦИЯ — (от лат. sedimentum оседание) оседание частицдисперсной фазы в гравитац. поле или поле центробежных сил, обусловленноеразличием плотностей этой фазы и дисперсной среды. С. может приводить красслоению дисперсной системы. Простейший случай С.… … Физическая энциклопедия

СЕДИМЕНТАЦИЯ — (от лат. sedimentum оседание) англ. sedimentation; нем. Sedimentation. Процесс закрепления в сознании индивидов полученных в ходе жизнедеятельности знаний (прежде всего практического характера), к рые могут быть переданы последующим поколениям с… … Энциклопедия социологии

СЕДИМЕНТАЦИЯ — (от лат. sedimentum оседание), 1) осаждение взвешенных в воде частиц (в том числе пищевых); 2) особый способ добывания пищи некоторыми водными животными (простейшими, губками, коловратками, моллюсками, личинками насекомых и др.). Экологический… … Экологический словарь

седиментация — и, ж. sédimentation f. <лат. sedimentum осадок. 1. физ., хим. Оседание частиц, взвешенных в жикости или газе, происходящее под влиянием сил тяжести и других сил и совершающееся обычно с очень небольшой скоростью. СИС 1954. | перен.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

седиментация — Процесс образования осадков в природных условиях путём перехода осадочного материала из подвижного или взвешенного состояния в неподвижное (осадок). [Словарь геологических терминов и понятий. Томский Государственный Университет] Тематики геология … Справочник технического переводчика

Седиментация

Седимент а ция (от лат. sedimentum — оседание), оседание или всплывание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жидкой или газообразной дисперсионной среде в гравитационном поле или поле центробежных сил. Седиментация происходит, если направленное движение частиц под действием силы тяжести или центробежной силы преобладает над хаотическим тепловым движением частиц (см. Броуновское движение, Диффузия). Скорость седиментации зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, а также ускорения, возникающего при действии на частицы сил поля. Для мелких не взаимодействующих между собой сферических частиц скорость седиментации определяется по Стокса формуле. Седиментация в дисперсных системах (особенно с газовой дисперсионной средой) часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие коагуляции или коалесценции.

Седиментация в природе приводит к образованию осадочных горных пород, осветлению воды в водоёмах, освобождению атмосферы от находящихся в ней капельножидких и твёрдых частиц.

В производственной практике седиментацию используют для разделения порошков на фракции, выделения в виде осадка различных продуктов химической технологии (См. также Отмучивание, Отстаивание, Седиментационный анализ.)

СЕДИМЕНТАЦИЯ (от лат. sedimentum - оседание) -1) в химии - оседание мелких частиц какого-либо тела в жидкости или газе под действием гравитацинного поля или центробежных сил. Используют в промышленности для разделения порошков на фракции, выделения различных продуктов химической технологии, при изучении дисперсных систем и полимеров.2) В геологии - осадконакопление.

Смотреть что такое СЕДИМЕНТАЦИЯ в других словарях:

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sedimentum — оседание) оседание или всплывание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жидкой или. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седиментация седиментирование, расслоение, оседание, осадконакопление Словарь русских синонимов. седиментация сущ., кол-во синонимов: 4 • осадконакопление (2) • оседание (11) • расслоение (7) • седиментирование (1) Словарь синонимов ASIS.В.Н. Тришин.2013. . Синонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

СЕДИМЕНТАЦИЯ (от лат. sedimentum-оседание), оседание или всплывание частиц дисперсной фазы (твёрдых крупинок, капелек жидкости, пузырьков газа) в жид. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

[sedimentum — осадок] — образование всех видов осадков в природных условиях путем перехода осад. материала из подвижного или взвешенного состояния (в водной или воздушной среде) в неподвижное (осадок). Наблюдается на втором и третьем этапах стадии седиментогенеза (Страхов, 1960). Формирование осадков происходит на поверхности суши, в реках, озерах, морях, океанах, частично за счет терригенного (аллотигенного) материала, принесенного извне в готовом виде, частично за счет биогенной и хемогенной садки некоторых (обычно наиболее труднорастворимых) соединений из наддонной воды (в водоемах) и текущей (в реках, ручьях стекающих со склонов). В ледовом типе литогенеза осадки формируются за счет таяния ледника, загрязненного обломочным материалом. В вулканогенно-осад. типе — за счет лавового, пеплового, гидротерм. и эксгалятивного материала, выбрасываемого вулканом. См. Эволюция осадконакопления в истории Земли. Типы осадконакопления историко-геологические. Син.: аккумуляция осадков, осадкообразование, осадконакопление.

Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .

(от лат.sedimentum - оседание * a. sedimentation; н. Sedimentation; ф. sedimentation; и. sedimentacion ) - направленное движение частиц (твёрдых крупинок, капелек, пузырьков) в поле действия гравитац. или центробежных сил. Cкорость C. зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, a также от ускорения свободного падения или действующих на частицы центробежных сил. B гравитац. поле седиментируют достаточно крупные частицы, не подверженные тепловому (броуновскому) движению, в поле центробежных сил возможна C. коллоидных частиц и макромолекул - молекул природных и синтетич. полимеров. Для мелких не взаимодействующих между собой сферич. частиц, оседающих в ламинарном режиме, скорость C. вычисляют по формуле Cтокса.
C. в дисперсных системах c жидкой и особенно газовой дисперсионной средой часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие Коагуляции и (или) коалесценции. C. используют в пром-сти при обогащении п. и., разделении продуктов хим. и нефтехим. технологии, очистке и гидравлич. классификации разл. порошкообразных материалов (см. Отмучивание, Отстаивание). C. в гравитац. поле, a также в центрифугах и ультрацентрифугах лежит в основе Седиментационного анализа.
C. в природе приводит к образованию осадочных г. п. (см. Осадконакопление), осветлению воды в водоёмах, освобождению атмосферы от находящихся в ней капельно-жидких и твёрдых частиц.

Литература : Bоюцкий C. C., Kypc коллоидной химии, 2 изд., M., 1975; см. также лит. к ст. Седиментационный анализ.

Л. A. Шиц.

Горная энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984—1991 .

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Термин седиментация Термин на английском sedimentation Синонимы Аббревиатуры Связанные термины стабильность коллоидного раствора Определение . смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седимента́ция (лат. sedimentum оседание) 1) физ., хим. оседание твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе, происходящее под действием силы тяжес. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sedimentum - оседание * a. sedimentation; н. Sedimentation; ф. sedimentation; и. sedimentacion) - направленное движение частиц (твёрдых крупинок, капелек, пузырьков) в поле действия гравитац. или центробежных сил. Cкорость C. зависит от массы, размера и формы частиц, вязкости и плотности среды, a также от ускорения свободного падения или действующих на частицы центробежных сил. B гравитац. поле седиментируют достаточно крупные частицы, не подверженные тепловому (броуновскому) движению, в поле центробежных сил возможна C. коллоидных частиц и макромолекул - молекул природных и синтетич. полимеров. Для мелких не взаимодействующих между собой сферич. частиц, оседающих в ламинарном режиме, скорость C. вычисляют по формуле Cтокса. C. в дисперсных системах c жидкой и особенно газовой дисперсионной средой часто сопровождается укрупнением седиментирующих частиц вследствие Коагуляции и (или) коалесценции. C. используют в пром-сти при обогащении п. и., разделении продуктов хим. и нефтехим. технологии, очистке и гидравлич. классификации разл. порошкообразных материалов (см. Отмучивание, Отстаивание). C. в гравитац. поле, a также в центрифугах и ультрацентрифугах лежит в основе Седиментационного анализа. C. в природе приводит к образованию осадочных г. п. (см. Осадконакопление), осветлению воды в водоёмах, освобождению атмосферы от находящихся в ней капельно-жидких и твёрдых частиц. Литература: Bоюцкий C. C., Kypc коллоидной химии, 2 изд., M., 1975; см. также лит. к ст. Седиментационный анализ. Л. A. Шиц. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Сет Сеня Сентим Сент Сени Сенат Сена Семяед Семя Семит Семен Сема Сеид Седмица Седмин Седина Седиментация Седи Седан Седа Сати Саня Сантим Сант Сани Сан Самнит Самец Сад Нтц Ниц Нит Нии Нея Нети Нести Немец Немесид Немая Нед Ндс Нация Нацист Наци Натес Настя Настия Наст Намет Намести Наитие Надя Надтес Мятие Мтс Митя Мис Минея Мина Мидия Мидиец Миди Мид Миастения Миасец Меценат Мец Метисация Метис Метина Метание Метан Мета Месяц Мести Мес Мент Мендес Менд Мена Медяница Медицина Медитация Медина Медие Медиация Медиа Медея Медан Мед Мая Мацис Матине Мат Мантия Мант Мансиец Манси Манс Мания Мание Мандеист Ман Маис Мадия Истица Истина Истец Исид Иса Иня Инцест Интим Инта Инст Иния Индия Индиец Индеец Инд Имя Имид Имение Иена Идти Идея Ида Ение Емец Единица Еда Днями Днем Дитя Дит Дисцит Дистен Дистанция Дист Динат Династия Динас Динамит Динамист Дин Димин Дим Диета Диен Диастем Диамин Деяние Дея Децима Детинец Детина Десятина Десница Десна Десант Денис Дение Ден Демин Деменция Деист Даяние Дацит Дантес Данте Дант Дан Даменит Аят Ацедия Атм Ася Асцит Асцидия Астения Аня Анти Антея Сеянец Ант Анисим Анис Анимист Аним Анид Сеяние Сиамец Сидение Сидмя Сиднеец Сидя Сиена Сиенец Андиец Амт Амнистия Син Синица Ситце Амия Амид Аменция Аист Админ Аденит Аденец Аден Сми Амин Сметание Смета Смена Сма Сияние Сити Синец Сим Анемия Сиенит. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

СЕДИМЕНТАЦИЯ и, ж. sédimentation f. <лат. sedimentum осадок. 1. физ., хим. Оседание частиц, взвешенных в жикости или газе, происходящее под влияние. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

1) Орфографическая запись слова: седиментация2) Ударение в слове: седимент`ация3) Деление слова на слоги (перенос слова): седиментация4) Фонетическая т. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sedimentum - оседание) - оседание частицдисперсной фазы в гравитац. поле или поле центробежных сил, обусловленноеразличием плотностей этой ф. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

СЕДИМЕНТАЦИЯ (от лат. sedimentum — оседание), 1) осаждение взвешенных в воде частиц (в том числе пищевых); 2) особый способ добывания пищи некоторыми. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

• седиментация f english: settling, sedimentation deutsch: Sedimentation f , Sedimentieren n français: sédimentation Синонимы: осадконакоплени. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Седиментация – оседание мелких частиц какого-либо тела в жидкость или газе под действием гравитационного поля, центробежных и др. сил. [Терминоло. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Седиментация Седиментация - в социологии - процесс закрепления в сознании индивидов знаний (практического характера): - полученных в ходе жизнедеяте. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

[sedimentation] — оседание или всплытие твердых частиц, взвешенных в жидкости или газе, под действием гравитационного поля или центробежных сил; основа ряда технологических процессов в металлургии: воздушной и жидкостной классификации сыпучих масс (например, порошков ), обогащенных руд, отмучивания, и т. п. С. в гидрометаллургии осущест. с использованием отстойников, классификаторов, сепараторов и других устройств. Седиментация высокодисперсных частиц осуществляется в центробежных машинах при ускорениях, во много раз превышающих ускорение силы тяжести.

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седиментация оседание мелких частиц какого–либо тела в жидкости или газе под действием гравитационного поля или центробежных сил.(Источник: «Микробиол. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sediment urn - оседание) - расслоение дисперсных систем под действием силы тяжести или центробежных сил. Простейший пример - оседание взвешенн. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sedimentum - оседание), 1) оседание мелких частиц к.-л. тела в жидкости или газе под действием гравитац. поля или центробежных сил. Используют. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

1. Оседание взвешенных в газе или жидкости твердых или жидких частиц под действием силы тяжести, например отстаивание мутной воды. Скорость С. зависит от размера взвешенных частиц и плотности среды. 2. Осадконакопление — процесс отложения геологических осадков в природных условиях преимущественно из водной среды.
Синонимы:

СЕДИМЕНТАЦИЯ

СЕДИМЕНТАЦИЯ (от лат . sedimentum - оседание), 1) в химии - оседание мелких частиц какого-либо тела в жидкости или газе под действием гравитацинного поля или центробежных сил. Используют в промышленности для разделения порошков на фракции, выделения различных продуктов химической технологии, при изучении дисперсных систем и полимеров.2) В геологии - осадконакопление.

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(от лат. sedimentum - оседание) - англ. sedimentation; нем. Sedimentation. Процесс закрепления в сознании индивидов полученных в ходе жизнедеятельности знаний (прежде всего практического характера), к-рые могут быть переданы последующим поколениям с помощью языка. Antinazi.Энциклопедия социологии,2009 Синонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Ударение в слове: седимент`ацияУдарение падает на букву: аБезударные гласные в слове: седимент`ация

СЕДИМЕНТАЦИЯ

- (от лат. sedimentum - оседание) -1) в химии - оседание мелкихчастиц какого-либо тела в жидкости или газе под действием гравитацинногополя или центробежных сил. Используют в промышленности для разделенияпорошков на фракции, выделения различных продуктов химической технологии,при изучении дисперсных систем и полимеров.2) В геологии -осадконакопление. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(лат. sedimentum оседание)процесс оседания мелких частиц или макромолекул в жидкости или газе под действием силы тяжести или центробежной силы; использ. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

Rzeczownik седиментация f Chemiczny Fizyczny sedymentacja f

СЕДИМЕНТАЦИЯ

- (от лат. sedimentum - оседание) - англ. sedimentation; нем. Sedimentation. Процесс закрепления в сознании индивидов полученных в ходе жизнедеятельности знаний (прежде всего практического характера ) , к-рые могут быть переданы последующим поколениям с помощью языка . смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седиментация (лат. sedimentum оседание) — процесс оседания мелких частиц или макромолекул в жидкости или газе под действием силы тяжести или центробежной силы; используется, напр., при лабораторных исследованиях, при изготовлении лекарственных средств.

СЕДИМЕНТАЦИЯ

sedimentation* * *седимента́ция ж.sedimentation* * *sedimentationСинонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(1 ж), Р., Д., Пр. седимента/цииСинонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

СЕДИМЕНТАЦИЯ

(лат. sedimentum оседание) процесс оседания мелких частиц или макромолекул в жидкости или газе под действием силы тяжести или центробежной силы; используется, напр., при лабораторных исследованиях, при изготовлении лекарственных средств. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седимента'ция, седимента'ции, седимента'ции, седимента'ций, седимента'ции, седимента'циям, седимента'цию, седимента'ции, седимента'цией, седимента'циею, седимента'циями, седимента'ции, седимента'циях. смотреть

СЕДИМЕНТАЦИЯ

седимент'ация, -иСинонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

СЕДИМЕНТАЦИЯ

沉积沉淀沉降Синонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

СЕДИМЕНТАЦИЯ

см. Осаждение. Синонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

СЕДИМЕНТАЦИЯ

sedimentationСинонимы: осадконакопление, оседание, расслоение, седиментирование

Наблюдение за скоростью седиментации в суспензиях, т.е в дисперсных системах с достаточно большими частицами, обладающих кинетической неустойчивостью, позволяет определять размер частиц.

Таким методом получим название методов сдиментационного анализа.

Рассмотрим, как оседает в жидкости отдельная частица такой суспензии.

Оседание частицы, происходит под действием силы тяжести :

,где

V –объем частицы,

– плотность вещества частицы,

– плотность среды

g– ускорение свободного падения.

Оседанию противодействует сила трения :

Где В – коэффициент трения между частицей и средой

υ– скорость седиментации частицы.

При стационарном режиме оседания, соблюдается равенство:

= 1

Тогда применительно к сферич. част. уравнение будет иметь следующий вид:

Т.к. по стоксу: В=

V==

И из уравнения 2 можно найти скорость седиментация частицы :

(3) и согласно этому уравнению скорость седиментации частицы прямо пропорциональна квадрату радиуса обратно пропорциональна среды и заисит от разности так, что:

а) при - происк оседания

б) при –всплывание частиц, обратной седиментация.

Из уравнения 2 можно найти радиус частицы, зная :

r= 4

Уравнение 2 справедливо для водных суспензий, имеющих частицы размерам от 0,1 до 100 мкм.

Теперь перейдем к экспериментальным приемам используемых при седиментационном анализе полидисперсных систем.

Седиментационный анализ заключается в том, что исследуемый порошок переводят в суспензию и определяют скорость оседания частиц.

Известно несколько принципов седиментационного анализа:

1) Наблюдение за скоростью оседания в спокойной жидкости. Этот метод применим для грубодисперсных систем, у которых скорость седиментации достаточно велика.

2) Наблюдение за оседанием в центробежном поле (ультрацентрифугирование). Этот принцип используют для высокодисперсных систем и растворов полимеров.

Принцип седиментационного анализа дисперсности заключается в измерении скорости осаждения частиц чаще всего в жидкой дисперсионной среде. Зная скорость осаждения частиц, по соответствующим уравнениям рассчитывают размеры частиц.

Рассмотрим седиментационный анализ на примере полидисперсных систем, и здесь в основу положено представление о том, что такие системы состоят из нескольких фракций, которые можно рассматривать как отдельные монодисперсные системы.

При проведении седиментационного анализа полидисперсной системы определяют зависимость массы осевшего осадка от времени и строят график этой зависимости, кривую оседания:

Это плавная кривая, и ей отвечают множество бесконечно малых участков. Касательные в каждой точке этой кривой отражают седиментацию данной бесконечно малой фракции.

Уравнение касательной в любой точке кривой седиментации имеет вид:

И является обоснованием графического метода расчета распределения частиц по размерам в полидисперсной системе. Метод заключается в том, что кривую седиментации построенную по экспериментальным данным делят на участки, соответствующие выбранным временам полного осаждения фракций ( ), в точках A,B,C,D – отвечающих моментам окончания осаждения фракций проводят касательные до пересечения с осью ординат, и где образуются отрезки, соответствующие массам фракций частиц суспензий.

Зная высоту столба суспензии, время полного осаждения фракций, определяют скорость осаждения и радиусы частиц каждой фракции.

Результаты седиментационного анализа часто представляют в виде кривых распределения частиц по размерам.

Наиболее наглядной и удобной является дифференциальная кривая распределения частиц по размерам. На оси абсцисс – откладывают значения радиусов (r).

На ось ординат – наносят отношение приращения массовых долей к разности радиусов частиц соседних фракций – .

Построив на графике отдельные прямоугольники для каждой фракция (гистограмму) и соединив плавной линией середины их верхних сторон, получают дифференциальную кривую распределения частиц полидисперсной системы по размерам т.е. три определяющих размера частиц:

Так же существуют следующие методы седиментационного анализа:

1) Весовая модификация седиментационного анализа. Заключается в определении скорости накопления осадка на чашке весов. Наиболее распространенными седиментационными весами является прибор Фигуровского. Он представляет собой в штативе в держателе 1закреплен гибкий стеклянный или кварцевый шпиц (шпиль) 2 на конец которого подвешивают на стеклянной нити тонкостенную стеклянную чашечку 3.

Через Н обозначено между уровнем жидкости и подвешенной чашечки. При погружении чашечки в цилиндр с испытуемой суспензией на чашечке постепенно накапливается осадок и шпиц прогибается. За прогибом шпица следят при помощи отсчетного микроскопа. Но можно не подвешивать к шпицу чашечку, а укрепить ее к коромыслу торзионных (торсионных) весов, и за накопление осадка следят по перемещению стрелки на циферблате весов. (строят кривую осаждения, а затем кривую распределения).

2)Метод Вигнера. Этот метод основан на измерении гидростатического давления столба суспензии при выделении из нее дисперсной фазы в результате седиментации. Седиментация по этому методу проводится в специальном приборе- седиментометр Вигнера.

При закрытом кране, соединяющем оба колена прибора, в трубку 1заливают суспензию, а в узкую трубку 2 вводят дисперсионную среду, затем кран открывают. В начале уровень жидкости в трубке 2 выше, чем в 1, т.к. средняя плотность суспензии обычно больше, чем плотность среды. Но по мере выпадения дисперсной фазы суспензия и накопление осадка на дне трубки 1, плотность суспензии будет приближаться к плотности среды и разность уровней жидкости h в обоих коленах будет уменьшаться. Зависимость h от времени седиментации используют для построения кривой седиментации.

Таким методом получим название методов сдиментационного анализа.

Рассмотрим, как оседает в жидкости отдельная частица такой суспензии.

Оседание частицы, происходит под действием силы тяжести :

,где

V –объем частицы,

– плотность вещества частицы,

– плотность среды

g– ускорение свободного падения.

Оседанию противодействует сила трения :

Где В – коэффициент трения между частицей и средой

υ– скорость седиментации частицы.

При стационарном режиме оседания, соблюдается равенство:

= 1

Тогда применительно к сферич. част. уравнение будет иметь следующий вид:

Т.к. по стоксу: В=

V==

И из уравнения 2 можно найти скорость седиментация частицы :

а) при - происк оседания

б) при –всплывание частиц, обратной седиментация.

Из уравнения 2 можно найти радиус частицы, зная :

r= 4

Уравнение 2 справедливо для водных суспензий, имеющих частицы размерам от 0,1 до 100 мкм.

Известно несколько принципов седиментационного анализа:

Уравнение касательной в любой точке кривой седиментации имеет вид:

Результаты седиментационного анализа часто представляют в виде кривых распределения частиц по размерам.

Так же существуют следующие методы седиментационного анализа:

Суть седиментационного метода анализа заключается в измерении скорости, с которой частицы оседают (преимущественно из жидкой среды). А используя значения скорости оседания, рассчитывают размеры этих частиц и их удельную поверхность. С помощью этого метода определяют параметры частиц многих видов дисперсных систем, например, суспензий, аэрозолей, эмульсий, то есть тех, которые широко распространены и важны для различных областей промышленности.

Понятие дисперсности

Одним из главных технологических параметров, характеризующих вещества и материалы в различных производственных процессах, является их дисперсность. Она обязательно учитывается во время подбора аппаратов для химической технологии, при производстве разнообразных пищевых продуктов и т.д. Связано это не только с тем, что при уменьшении частичек веществ возрастает площадь поверхности фаз и повышается скорость их взаимодействия, но также с тем, что при этом меняются некоторые свойства системы. В частности, возрастает растворимость, увеличивается реакционная способность вещества, понижаются температуры фазовых переходов. Поэтому возникла необходимость в нахождении количественных характеристик дисперсности различных систем и в седиментационном анализе.

В зависимости от того, как соотносятся размеры частиц в дисперсной фазе, системы подразделяют на монодисперсные и полидисперсные. Первые состоят исключительно из частиц одного размера. Такие дисперсные системы встречаются довольно редко и в реальности являются очень близкими к истинным монодисперсным. Зато подавляющее большинство существующих дисперсных систем - полидисперсные. Это значит, что они состоят из различающихся по своим размерам частиц, причем их содержание неодинаково. В ходе седиментационного анализа дисперсных систем выполняют определение размеров образующих их частиц с последующим построением кривых распределения их по размерам.

Теоретические основы

Седиментацией называется процесс выпадения в осадок частиц, составляющих дисперсную фазу в газообразной или жидкой средах под действием силы тяжести. Седиментация может быть обратной, если происходит всплывание частиц (капель) в различных эмульсиях.

Величину силы тяжести F_g, действующей на частицы шарообразной формы, можно вычислить по формуле, учитывающей гидростатическую поправку:

где ρ – плотность вещества; r – радиус частиц; ρ₀ – плотность жидкости; g – ускорение свободного падения.

Противодействует оседанию частиц сила трения F_η, описываемая законом Стокса:

где ᴠ_сед – скорость движения частиц, а η – вязкость жидкости.

В некоторый момент времени частицы начинают оседать с постоянной скоростью, объясняющейся равенством противодействующих сил F_g=F_η, а значит, справедливо и равенство:

4/3·π·r 3 ·(ρ-ρ₀)·g=6·π·η·r·ᴠ_сед. Преобразовав его, можно получить формулу, отражающую взаимосвязь радиуса частицы со скоростью ее оседания:

Если учитывать, что скорость движения частиц можно определить как отношение ее пути H к времени движения τ, то можно записать уравнение Стокса:

Тогда радиус частицы можно связать с временем ее оседания уравнением:

Однако стоит отметить, что такое теоретическое обоснование седиментационного анализа будет справедливо при соблюдении ряда условий:

Размер твердых частиц должен соответствовать значениям от 10 –5 до 10 –2 см.
Частицы должны иметь сферическую форму.
Частицы должны двигаться с постоянной скоростью и независимо от соседних частиц.
Трение должно быть внутренним явлением дисперсионной среды.

В связи с тем, что в реальных суспензиях зачастую содержатся частицы, существенно отличающиеся формой от шарообразных, для целей седиментационного анализа вводят понятие эквивалентного радиуса. Для этого в расчетные уравнения подставляют радиус гипотетических шарообразных частиц, выполненных из того же материала, что и реальные в изучаемой суспензии, и оседающие с той же скоростью.

На практике частицы в дисперсных системах неоднородны по своим размерам, и главной задачей седиментационного анализа можно назвать анализ распределения частиц в них по размерам. Иными словами, в ходе исследования полидисперсных систем находят относительное содержание различных фракций (совокупность частиц, размеры которых лежат в определенном интервале).

Особенности седиментационного анализа

Существует несколько подходов к выполнению анализа дисперсных систем седиментацией:

наблюдение в гравитационном поле за скоростью, с которой оседают частицы в спокойной жидкости;
взмучивание суспензии для последующего разделения ее на фракции частиц заданных размеров в струе жидкости;
разделение порошкообразных веществ на фракции с определенными размерами частиц, выполняемое посредством воздушной сепарации;
наблюдение в центробежном поле за параметрами оседания высокодисперсных систем.

Одним из наиболее широко применяемых является первый вариант анализа. Для его осуществления скорость седиментации определяют каким-либо из следующих способов:

наблюдая через микроскоп;
взвешивая накапливающийся осадок;
определяя концентрацию дисперсной фазы в определенный период процесса оседания;
измеряя гидростатическое давление в процессе оседания;
определяя плотность суспензии в период оседания.

Понятие суспензии

Под суспензиями понимают грубодисперсные системы, образуемые твердой дисперсной фазой, размеры частиц которой превышают 10 -5 см, и жидкой дисперсионной средой. Часто суспензии характеризуют как взвеси порошкообразных веществ в жидкостях. На деле это не совсем верно, поскольку взвеси являются разбавленными суспензиями. Частицы твердой фазы кинетически независимы и могут свободно перемещаться в жидкости.

В реальных (концентрированных) суспензиях, которые нередко называют пастами, твердые частицы взаимодействуют друг с другом. Это приводит к образованию некой пространственной структуры.

Существует еще один вид дисперсных систем, образуемых твердыми дисперсными фазами и жидкими дисперсионными средами. Называют их лиозолями. Однако размер твердых частиц в них намного меньше (от 10 -7 до 10 -5 см). В связи с этим седиментация в них незначительна, зато характеризуются лиозоли такими явлениями, как броуновское движение, осмос и диффузия. В основе седиментационного анализа суспензий лежит их кинетическая неустойчивость. Это значит, что суспензии характеризуются изменчивостью во времени таких параметров, как дисперсность и равновесное распределение частиц в дисперсионной среде.

Методика

Седиментационный анализ выполняют, используя торсионные весы с чашкой из фольги (диаметр 1-2 см) и высокий стакан. Перед началом анализа взвешивают чашку в дисперсионной среде, погружая ее в наполненный стакан и уравновешивая весы. Вместе с этим измеряется глубина ее погружения. После этого чашка извлекается и быстро помещается в стакан с исследуемой суспензией, при этом она должна быть подвешена на крючок коромысла весов. В тот же момент включатся секундомер. В таблицу заносят данные о массе выпавшего осадка в произвольные моменты времени.

Время от начала исследования, с

Масса чашки с осадком, г

Масса осадка, г

1/t, с -1

Предел седиментации, г

Используя данные таблицы, вычерчивают кривую седиментации на миллиметровой бумаге. По оси ординат откладывается масса осевших частиц, а по оси абсцисс - время. При этом выбирается адекватный масштаб, чтобы удобно было выполнять дальнейший графический расчет.

Анализ кривой

В монодисперсной среде скорость оседания частиц будет одинакова, а значит, и отстаивание будет характеризоваться равномерностью. Кривая седиментации в этом случае будет имеет линейный характер.

Во время отстаивания полидисперсной суспензии (что и происходит на практике) частицы различных размеров отличаются и скоростью оседания. Это на графике выражается в размытости границы оседающего слоя.

Кривую оседания обрабатывают разбивкой ее на несколько сегментов и проведением касательных. Каждая касательная будет характеризовать оседание отдельной монодисперсной части суспензии.

Общее представление о гранулометрическом составе

Количественное содержание частиц определенной величины в породе обычно называют гранулометрическим составом. От него зависят некоторые свойства пористых сред, например, проницаемость, удельная поверхность, пористость и т.п. По этим свойствам в свою очередь можно сделать выводы о геологических условиях образования залежей пород. Именно поэтому одним из первых этапов исследования осадочных пород является гранулометрический анализ.

Так, по результатам анализа гранулометрического состава песков, контактирующих с нефтью, выбирают оборудование и порядок работ в нефтепромысловой практике. Он помогает подобрать фильтры для предотвращения попадания песка в скважину. От количества глинистых и коллоидно-дисперсных минералов в составе зависят процессы поглощения ионов, а также степень набухания пород в воде.

Седиментационный анализ гранулометрического состава пород

В связи с тем, что анализ дисперсных систем, основанный на принципах седиментации, имеет ряд ограничений, применение его в чистом виде для гранулометрического исследования состава пород не обеспечивает должной достоверности и точности. Сегодня он выполняется с применением современного оборудования с использованием компьютерных программ.

Они позволяют проводить изучение частиц породы из стартового слоя, позволяют непрерывно фиксировать накопление осадка, исключая аппроксимацию уравнениями, измеряют скорость осаждения напрямую. И что не менее важно, допускают исследование седиментации частиц неправильной формы. Процентное содержание фракции того или иного размера определяется компьютером, основываясь на общей массе пробы, а значит, не требуется ее взвешивание перед анализом.

Читайте также: