Chương 7: keo tụ và bảo vệ

Tuy nhiên các lực phân tử không thể áp dụng cho hệ keo:-Các hạt keo không thể coi là các chất điểm, lưỡng cực điển hình Tương tác Coulomb là tập hợp các hàm đơn phức tạp và R=fx tỷ lệ vớ

CHƯƠNG 7

ĐỘ BỀN VỮNG VÀ KEO TỤ CỦA H KEO Ệ ĐỘ BỀN VỮNG VÀ KEO TỤ CỦA H KEO Ệ

I ĐỘ BỀN VỮNG CỦA HỆ KEO

II SỰ KEO TỤ BẰNG CHẤT ĐIỆN LY

III ĐỘNG HỌC CỦA SỰ KEO TỤ BẰNG CHẤT ĐIỆN LY

IV MỘT SỐ HIỆN TƯỢNG KEO TỤ ĐẶC BIỆT

Độ bền vững của hệ keo được chia làm 2 loại:

-Độ bền động học

-Độ bền tập hợp.

Hai yếu tố này liên quan mật thiết với nhau Độ bền tập hợp là nguyên nhân trực tiếp dẫn đến sự phá vỡ độ bền động học của hệ.

Khi lực hút phân tử ưu thế, hạt keo

bị hút lại với nhau -> Sự keo tụPhần lớn sự keo tụ gây ra do bào mòn lớp kép, giảm

thế ζ

Hệ keo xảy ra keo tụ tại điểm đẳng điện?

b- Lực đẩy tĩnh điện: lực này xuất hiện khi lớp khuyếch tán của các micelle đã phủ nhau một phần, năng lượng đẩy R (Repulsion)

Mô tả thế Lennard-Jones của các phân tử CH4

8

Tuy nhiên các lực phân tử không thể áp dụng cho hệ keo:

-Các hạt keo không thể coi là các chất điểm, lưỡng cực điển hình

Tương tác Coulomb là tập hợp các hàm đơn phức tạp và R=f(x) tỷ lệ với hàm exponential

-Tương tác giữa các hạt có thể gần đúng là tương tác giữa các mặt phẳng

Theo Lipsit và Deriagin:

A=f(x) tỷ lể nghịch đảo lũy thừa bậc 3 với d~100A˜tỷ lệ nghịch đảo lũy thừa bậc 4 với d~400-500A˜

-Đặt U = R – A: quyết định thế năng tương tác của hạt Sự phụ thuộc U vào khoảng cách được xác định bằng thực nghiệm:

dU > 0: hai hạt keo đẩy nhau

dU < 0: hai hạt keo hút nhau

Muốn hệ keo bền vững, phải tăng lực đẩy tĩnh điện, làm giảm xác suất va chạm hiệu quả của các hạt keo bằng các phương pháp:

- Tạo cho bề mặt các hạt keo hấp phụ điện

tích (tăng ϕo và ζ ) Tăng độ bền cấu thể và động học.

- Lõi hạt keo càng nhỏ lực Van de Waals càng

nhỏ Độ bền cấu thể càng lớn.

động học.

- Thêm vào chất hoạt động bề mặt Ngăn cản khả năng kết tụ các hạt keo (Tăng độ bền cấu thể)

Do tính chất thuận nghịch

keo tụ của hệ keo ưu lưu

Tính chất keo tụ của hệ keo

ghét lưu được quan tâm

hơn.

Ảnh hưởng của chất điện ly

và thế điện động học ζ

trong quá trình keo tụ của

hệ keo ghét lưu được quan

tâm hơn cả.

II- Sự keo tụ bằng chất điện ly

Hầu hết các chất điện ly đều có khả năng gây keo tụ và được đặc trưng bằng ngưỡng keo tụ γ (mM/L):

nồng độ tối thiểu của chất điện ly cần để keo tụ sol với tốc độ nhất định.

Z: điện tích ion gây keo tụ.

B: hằng số đối với mỗi hệ keo

6 6

6 2

5

Z

B Z

e A

kT

γ

Ngưỡng keo tụ đối với keo âm As2S3 với các ion hóa trị I, II, III tương ứng cỡ 1:20:350

Qui tắc Schulze – Hardy:

Chỉ có ion cùng dấu với ion nghịch mới gây nên hiện tượng keo tụ, khả năng keo tụ của ion càng lớn nếu hóa trị của ion càng cao.

Td: đối với keo âm As 2 S 3 keo tụ bằng các cation K + ,

III- Động học của sự keo tụ bằng chất điện ly

Để nghiên cứu tính chất động học keo tụ, cần phải xác định số hạt phân tán trong hệ theo thời gian Bằng thực nghiệm có thể thực hiện được bằng cách keo tụ bằng chất điện ly và dừng việc keo tụ ở một thời gian nhất định bằng chất làm bền.Theo Smolukhopski: Tốc độ keo tụ phụ thuộc vào các yếu tố chính:

+ Nồng độ hạt ban đầu

+ Cường độ của chuyển động Brown – Hệ số khuếch tán D

+ Bán kính tác động (R) của lực hút tĩnh điện và khoảng cách

d giữa hai hạt keo

Khi xảy ra sự keo tụ d=2R

R

• Theo Smolukhopski sự keo tụ xảy ra chủ yếu do hai hạt

va chạm với nhau Xác suất để cùng lúc 3 hạt va chạm với nhau là rất thấp Dạng động học dành cho quá trình keo tụ có thể mô tả là dạng bậc 2.

• Mô tả

• Phương trình động học của sự keo tụ:

Trong đó: ∑ν: tổng số hạt trong một đơn vị thể tích.

k : hằng số tốc độ phản ứng

Hằng số k phụ thuộc vào D và d, để tránh phức tạp ta lấy θ là thời gian bán keo tụ.

θ υ

+

=

 Khi keo tụ bằng các ion có hóa trị lớn ( Fe3+, Al3+, Th4+, PO43-,…)hoặc các chất màu, các alkaloid, người ta thu được kết quả thực nghiệm như sau:

IV- Một số hiện tượng keo tụ đặc biệt

ξ Vùng I & III: bền

Vùng II & IV: keo tụ

ξ tới hạn =-30mV

ξ tới hạn =+30mV

 Trong kỹ thuật thường gặp nhiều hiện tượng keo tụ do tác động của hỗn hợp chất điện ly

-Hiện tượng kết hợp (đường 1)

-Hiện tượng cản trở (đường 2)

-Hiện tượng hỗ trợ (đường 3)

Đồ thị keo tụ hệ keo bằng hỗn hợp 2 chất điện ly

 Sự keo tụ dị thể và tương hỗ:

- Các hạt của hệ phân tán kết dính váo một bề mặt

không cùng loại với chúng

→ keo tụ dị thể.

- Các hạt của 2 sol tích điện ngược dấu có thể gây sự

keo tụ lẫn nhau

→ keo tụ tương hỗ.