ВИВЧЕННЯ КОАГУЛЯЦІЇ В СУСПЕНЗІЯХ ГЛИНИСТИХ МІНЕРАЛІВ

При вивченні коагуляционной стійкості частинок глинистих мінералів важливо приготувати стабільну суспензію, стійку до седиментації. Для цього 0,5% -ві суспензії після тригодинного перемішування на магнітній мішалці залишали на добу для осадження і відокремлювали від грубодисперсного осаду. Згідно із законом Стокса в таких суспензіях знаходяться частинки з розмірами не більше 2 мкм, так як вони не осідають як мінімум тиждень. Для визначення порогу коагуляції застосовували візуальний метод спостереження за освітою пластівців. О десятій чисто вимитих пронумерованих пробірок наливали по 5 мл приготовленої суспензії. За допомогою піпеток і Мікродозатори типу Bapn-3000-F5, -F20 і уні 20I0-A200 додавали різні кількості електролітів в кожну пробірку. Отримані суспензії струшували протягом однієї години з допомогою приладу «Water Bath Shaker type 357». Після закінчення струшування відзначали, в яких пробірках відбулася явна коагуляція (відзначено присутність пластівців і осаду). Для отримання більш точних результатів повторювали визначення, застосовуючи проміжні кількості електроліту між тими, які в першій серії викликали і не викликали коагуляцію золю. Укрупнення в системі пояснюється коагуляцією часток під дією катіонів Na⁺ , Mg ²⁺ , А1 ³⁺ , які грають роль противоионов для негативно заряджених поверхонь глинистих мінералів. Під дією катіонів структура ДЕС частинок глини порушується, знижуючи електричні бар'єри відштовхування, внаслідок цього частки злипаються, утворюючи aipe- гати, які швидко осідають вниз. Таким чином, електроліти знижують стійкість суспензій. Експериментально отримані дані про зниження стійкості суспензій глин в присутності катіонів в послідовності Na ⁺ <Mg ²⁺ <А1 ³⁺ відповідають зростанню коагуляції при збільшенні заряду протиіонів в цьому ряду по теорії ДЛФО. Коагуляція впливає на формування структури поверхні та інші властивості частинок в суспензіях.

Коагуляція йде з помітною швидкістю лише при концентрації електроліту, що перевищує значення порога коагуляції. Визначення порога коагуляції різних електролітів є важливим завданням при вивченні суспензій глини, так як у багатьох процесах глини використовуються саме в вигляді суспензій, в яких необхідно враховувати взаємодію частинок глинистих мінералів із середовищем (табл. 7.1).

Таблиця 7.1

Значення порога коагуляції катіонів (у, ммоль / л)

За даними табл. 7.1 відношення порогів коагуляції складає: для глини ТМ: / (Na ⁺ ) ~ 14 / (Mg ²⁺ ) «143 / (А1 ³⁺ ); для глини НМ: / (Na ⁺ ) ~ 8 у (Mg ² ') ~ 450 / (А1 ³ ); для глини СМ: у (Na ") ~ 50 / (Mg ^2t ) ~ 567 / (А1 ³⁺ ).

У логарифмічних координатах будували залежності порога коагуляції від валентності протиіонів і поуглу нахилу прямої визначали

показник ступеня а залежно (табл. 7.2). У всіх випадках

коагулююча дія електролітів по відношенню до суспензії глини посилюється відповідно до правила Шульца - Гарді з ростом заряду коагулюючого іона, що свідчить про важливу роль електростатичного фактора в механізмі коагуляції даних суспензій. Показник ступеня а в залежності порога коагуляції від заряду іона коливається від 4,44 до 5,76.

Таблиця 7.2

Показник ступеня а

Отримане відношення значень порогів коагуляції відповідає теорії ДЛФО і правилом Шульца - Гарді, згідно з якими показник ступеня а повинен знаходитися в інтервалі від 2 до 6. Разом з тим, ми спостерігаємо вплив хіміко-мінерального складу глинистого речовини. Відповідно до теорії ДЛФО для сильно заряджених золів (потенціал дифузійної частини ДЕС високий) показник ступеня а = 6, а для слабо заряджених золів а повинен бути менше. Таким чином, можна за допомогою показника а оцінювати ступінь зараженості (або потенціалу дифузного іонного шару q> g) поверхонь використовуваних глинистих мінералів.

З отриманих результатів видно, що

Здавалося б, що для негативно заряджених поверхонь аніони не повинні впливати на ДЕС і коагуляцію, однак в разі таких складних систем, як суспензії глинистих мінералів, поріг коагуляції залежить також від типу аніона електролітів. Подібну закономірність відзначають багато дослідників.

Для досліджень залежності / від типу аніона використовували розчини солі одного катіона: NaCl, Na ₂ S0 ₄ , Na ₃ P0 ₄ (табл. 7.3).

Залежність порога коагуляції від типу аніонів

Таблиця 7.3

З табл. 7.3 видно, що сульфат і фосфат-іони збільшують поріг коагуляції в порівнянні з хлорид-іоном. У присутності Na ₂ S0 ₄ відбуваються два конкурентних процесу: катіон викликає злипання частинок глинистих мінералів, аніон розкладає пластівці на окремі частинки, ускладнює коагуляцію і призводить до збільшення значення порога коагуляції. Підвищення порогу коагуляції при наявності фосфат-іона, особливо в разі суспензій глини НМ, пов'язане з двома ефектами. По-перше, фосфат- іон сильно адсорбується на базальних і на бічних гранях глинистих мінералів; по-друге, як і інші многовалентние іони, фосфат-іон збільшує негативний заряд поверхні частинок. Негативний заряд зростає за рахунок зміщення рівноваги в тетраедричних і октаедричних сітках, через якого злипання по контакту «негативна грань - негативна грань» протікає важче, ніж по контакту «негативна грань - негативний бік».