Химическая энциклопедия - коагуляция

t=3h/4kTn0a,

где h вязкость среды, n0 исходная концентрация частиц, a т. наз. коэф. замедления К. При безбарьерной ("быстрой") К., когда скорость К. равна числу соударений частиц в единицу времени, a=1; при наличии энергетич. барьера a < 1 ("медленная" К.). Коагулянты в-ва, способные вызывать или ускорять К. Введение в систему коагулянтов широко используют для облегчения процессов, связанных с необходимостью отделения в-ва дисперсной фазы от дисперсионной среды (осаждение взвешенных частиц при водоочистке, обогащение минер, сырья, улучшение фильтрац. характеристик осадков и др.). Концентрация С n коагулянта, при к-рой наступает быстрая К., наз. порогом К. наиб. изучена и важна в практич. отношении К. электростатически стабилизир. гидрофобных коллоидов (гидрозолей разл. металлов и неметаллов, латексов и др.), вызываемая коагулянтами электролитами. Коагулирующее действие электролитов объясняется в теории ДЛФО снижением энергетич. барьера вследствие экранирования поверхностного заряда частиц при высоких концентрациях электролита (концентрационная К.) или вследствие специфич. адсорбции ионов на частицах (нейтрализационная К.). Эффективность коагулирующего действия электролитов возрастает, как правило, с увеличением зарядового числа zi коагулирующего i-го иона; так, для многих систем соблюдается правило Шульце-Гарди: С n ~1/z⁶i. Широко распространены полимерные коагулянты разл. растворимые высокомол. соед., в частности полиэлектролиты, поликремниевые к-ты. Макромолекулы полимерного ПАВ закрепляются отдельными участками цепи одновременно на двух частицах и таким образом связывают частицы в прочные флокулы, устойчивые к мех. разрушению при перемешивании или фильтрации (полимерная флокуляция). Полимерная флокуляция используется в процессах обогащения руд, при водоочистке, в технологии произ-ва бумаги, получения связнодисперсных материалов и др. Возможны и др. механизмы действия полимерных коагулянтов; напр., не адсорбирующиеся на частицах полиэтиленоксиды вызывают К. дисперсных систем, стабилизированных полимерами, вследствие осмотич. эффектов. Для термодинамически устойчивых лиофильных золей коагулянтами служат в-ва, к-рые адсорбируются на частицах и увеличивают энергию связи в контактах. Так, для водных дисперсий гидрофильных частиц эффективными коагулянтами являются в-ва, гидрофобизующие пов-сть частиц и обусловливающие гидрофобное взаимодействие; в случае дисперсий кремнезема, глин и др. гидрофильных в-в с отрицат. зарядом пов-сти это катионоактивные ПАВ. Особый случай К. представляет гетерокоагуляция, при к-рой две дисперсные системы взаимно коагулируют друг друга в результате прилипания частиц одной дисперсной фазы к частицам другой. Гетерокоагуляция наступает, напр., при смешении двух агрегативно устойчивых золей с разноименно заряженными пов-стями частиц, между к-рыми в соответствии с теорией ДЛФО ионно-электростатич. силы приводят к притяжению частиц, а не к их отталкиванию. Гетерокоагуляция один из возможных механизмов коагулирующего действия солей многовалентных металлов, к-рые гидролизуются с образованием коллоидного гидроксида. Использование дисперсий золы, извести и др. материалов для гетерокоагуляции вместо применения более дорогостоящих коагулянтов (напр., полимерных) часто более эффективно и экономически целесообразно. Гетерокоагуляция наряду с флотацией или экстракцией может применяться для разделения компонентов сложных дисперсных композиций; так, нек-рые микроорганизмы служат в качестве коагулянтов, позволяющих селективно концентрировать благородные металлы в коллоидно-дисперсном состоянии. Стабилизаторы в-ва, используемые для предотвращения нежелательной К., к-рая может приводить к расслаиванию реакц. смесей при гетерог. процессах (напр., латексов при полимеризации), пищ., фармацевтич., лакокрасочных и др. композиций, ухудшению условий эксплуатации гидротранспортных суспензий и пульп и т. п. В качестве стабилизаторов применяют добавки разл. ПАВ (ионогенных и неионогенных), к-рыми м. б. как прир. в-ва (напр., желатина), так и синтетические (напр., поливиниловый спирт). Причинами стабилизации м. б. образование на частицах адсорбц. слоев, оказывающих "барьерное" действие, или ослабление адгезии частиц в контакте вследствие вызываемого адсорбцией ПАВ снижения уд. межфазной энергии. В последнем случае возможно проявление не только стабилизирующего, но и пептизирующего действия ПАВ, т. е. облегчение диспергирования коагулята (самопроизвольного или, напр., при перемешивании). Влияние на дисперсную систему того или иного физ.-хим. фактора (изменения состава среды, рН, т-ры и пр.) является специфичным. Так, одни и те же полимерные ПАВ в зависимости от природы в-ва дисперсной фазы и дисперсионной среды, концентрации и др. условий м. б. коагулянтами или стабилизаторами. Лит.. Зонтаг Г., Штренге К., Коагуляция и устойчивость дисперсных систем, пер. с нем., Л., 1973; Коагуляционные контакты в дисперсных системах, М., 1982; Дерягин Б. В., Теория устойчивости коллоидов и тонких пленок, М., 1986; За польски и А. К., Баран А. А., Коагулянты и флокулянты в процессах очистки воды, Л., 1987. В. В. Яминский.

Химическая энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия

Под ред. И. Л. Кнунянца

1988