ФАЗОВО-ДИСПЕРСНИЙ СТАН ДОМІШОК ВОДИ З ТОЧКИ ЗОРУ ВИКОРИСТАННЯ ЦИХ ДАНИХ У ВОДОПІДГОТОВЦІ.

Вибір конкретного методу очищення води заснований на єдиному принципі, який дозволяє вибрати метод очищення по їх найбільш загальній властивості — фазово-дисперсний стан.

На основі цього підходу є те, що особливістю поведінки компонентів водяних систем, що мають значення при виборі процесів та методів визначається фазово-дисперсним станом.

Властивості компонентів води визначається їх поведінкою яка має положення надміцелярних, міцелярних, надмолекулярних і молекулярних рівнях. Кожного новому дисперсному стану притаманні загальні енергетичні та кінетичні особливості.

У класифікації Кульського дві групи домішок віднесені до гетерогенних систем (зважені речовини, колоїди, емульсії), дві групи — до гомогенних —речовини, що утворюють у воді молекулярні чи водні розчини.

Особливістю існування гетерогенних систем є наявність поверхні розділу фаз. Домішки, які знаходяться у воді, утворюють дисперсну фазу; вода, в якій вони розчиняються — дисперсне середовище. Властивості побудови міжфазних шарів, що мають велику енергію в значній мірі обумовлюють агрегативну та кінетичну стійкість системи.

Існує два види стійкості дисперсних систем:

1. Агрегативна — здатність систем зберігати степінь дисперсності частинок, що обумовлює наявність навколо частинок подвійного електричного шару йонів або сольватних оболонок.

2. Кінетична (седиментаційна) — здатність частинок протистояти силі тяжіння.

Кожна частинка дисперсної фази володіє двома силами: сила тяжіння та сила дифузії.

Відношення сил залежить від ступеня дисперсності частинок: чим крупніша частинка, тим менше підпорядковуються Броунівському руху і тим більші седиментаційні сили.

Системи, в яких дифузія відсутня — це кінетично нестійкі системи. До абсолютно кінетично стійких систем відноситься істинні розчини, колоїдні розчини займають проміжний стан між стійкими та нестійкими системами.

Величина міжфазного поверхневого розділу тим більша, чим менший розмір частинок, тим сильніше це впливає на властивість системи.

Водневі системи, що мають частинки розміром 10-3см проявляють кінетичну нестійкість. При зменшенні розміру частинок до 10-4-10-5см утворюються гетерогенні системи, які мають відносно невелику питому поверхню і невелику кінетичну стійкість. ДО таких систем відносяться суспензії, емульсії, піни.

До колоїдно-дисперсних систем відносяться частинки розміром 10-5-10-6см. Ці системи мають сильно розвинену міжфазну поверхню і велику кінетичну стійкість. Дисперсні колоїдні частинки відповідають тій межі, вище якої зменшення розмірів призводить до втрати поняття фізичної межі поділу фаз.

Окрему групу міжгетерогенними та гомогенними системами утворюють водні розчини високомолекулярних систем і ПАР.

Незалежно від маси речовин, що утворюють істинні розчини, багато розчинів підпорядковуються законам електролізу, дифузії, осмосу.

Важливою характеристикою розчинів є концентрація; найчастіше у воді, що використовують у промислових цілях, сумарна концентрація домішок не перевищує 0.001 моль/дм3. Характерною особливістю колоїдно-дисперсних систем є велика питома поверхня, що може досягати 100-1000 м2/г. Це дає особливі властивості цим системам.

В залежності від сил взаємодії між частинками дисперсної фази і дисперсного середовища, системи поділяються на:

v Ліофільні — сильна взаємодія речовин та води, утворюються сульватні та гідратні оболонки;

v Ліофобні — характерна наявність кінетичної та агрегативної стійкості.

Тонкодисперсні колоїдні розчини мають високу агрегативну стійкість, яка обумовлена тим, що Броунівський рух не дозволяє цим частинкам злипатися.

Коагуляція — процес зливання частинок з утворенням крупних агрегатів, може відбуватися тоді, коли агрегативна стійкість частинок зменшується на стільки, що при зіткненні частинок відбувається необоротнє злипання. Енергія зворотнього зв’язку не має великого значення, вона має перевищене значення.

Між колоїдними частинками діють сили притягання та відштовхування. Стійкість або нестійкість дисперсних систем забезпечується балансом сил притягання та відштовхування. При переважанні сил притягання відбувається агрегація, а сили відштовхування — колоїдні розчини стійкі у часі.

Між дисперсними частинками діють такі сили взаємодії:

1. Молекулярні сили або силь Ван дер Вальса;

2. Електростатичні сили;

3. Сили відштовхування поверхневих, молекулярних, сульватних шарів;

4. Сили взаємодії адсорбованої макромолекул — сили відштовхування.

Молекулярні сили притягання та електростатичні сили відштовхування виділяють різні фактори стійкості дисперсії, а саме електростатичні, молекуряно-сольватаційні, естеричні (ентропійно-ентальпійні).

Найбільш повноцінна теорія стійкості розроблена для ліофобних систем — теорія ДЛФО.

Електростатичні сили відштовхування дисперсних частинок обумовлюється утворенням в них ПЕТ.