Робота 4.1. Седиментаційний аналіз суспензії

Об’єктом дослідження в роботі є суспензія каоліну.

Мета роботи полягає у визначенні розмірів частинок каоліну, що містяться в суспензії, а також у встановленні фракційного складу суспензії. Густина каоліну, який використовується в досліді, складає 2700 кг/м³.

Спостереження за ходом седиментації проводять за допомогою торсійних терезів (рис. 17).

 

Рис. 17. Схема установки для седиментаційного аналізу:1 – склянка для суспензії; 2 ‑ шалька; 3 – коромисло терезів; 4 – аретир; 5 – важіль; 6 ‑ покажчик рівноваги; 7 – стрілка терезів

Хід виконання роботи

1. Підготувати прилад для проведення досліду: налити в склянку для суспензії 1 воду до мітки та занурити у неї шальку 2, причеплену до коромисла терезів 3, слідкуючи за тим, щоб шалька не торкалася стінок склянки. Відкрити аретир 4 та рухом важеля 5 встановити покажчик рівноваги 6 у нульове положення.

2. В момент, коли терези зрівноважені, записати в табл. 4.1 масу шальки в дисперсійному середовищі (мг), на яку вказує на шкалі стрілка терезів 7. Виміряти лінійкою глибину занурення шальки у воду H (м) та записати її в табл. 4.1.

3. Виключити терези, закривши аретир, та обережно, щоб не збити їх налаштування, вилити воду зі склянки 1, після чого повернути склянку на місце. Записати температуру досліду. За даними табл. 5.1 визначити в’язкість води за цієї температури, розрахувати константу седиментації та записати її в табл. 4.1.

4. Енергійно збовтати протягом 2 – 3 хвилин закриту корком колбу із суспензією. Добре збовтану суспензію налити в склянку 1 до мітки, включити терези і секундомір. Відразу після цього важелем 5 зрівноважити терези, при цьому покажчик рівноваги має співпадати з рискою. Терези мають урівноважуватись протягом всього часу експерименту. Перше вимірювання маси осаду необхідно зробити як можна швидше, щоб уловити осідання найбільших за розмірами частинок, що містяться в суспензії. Після цього деякий час седиментаційні виміри треба проводити з інтервалом 15 c. Подалі інтервали між вимірюваннями маси осаду слід збільшувати: спочатку вдвічі – до 30 с, потім – до 1 хв і подалі (див. табл. 4.1). Записати показники торсійних терезів для кожного моменту часу від початку експерименту, зазначеного в табл. 4.1. Експеримент закінчити, коли показники терезів протягом 6 – 7 хвилин залишаються незмінними.

5. Після закінчення досліду змити із шальки терезів частинки суспензії, що осіли, всю суспензію кількісно перенести назад у літрову колбу, змиваючи зі склянки осад дистильованою водою.

Таблиця 4.1. Результати седиментаційного аналізу суспензії

 

 

Температура досліду, º С

Густина

фази, r

кг/м^3

В’язкість середовища h, Па·с

середовища,

Глибина занурення шальки Н, м

Константа К, (м×с)^0,5

№

Час, с

Маса шальки з осадом Q, мг

№

Час, с

Маса шальки з осадом Q, мг

№

Час, с

Маса шальки з осадом Q, мг

 

6. За даними експерименту побудувати седиментаційну криву Q=f(t). На седиментаційній кривій через точки, що утворюють прямолінійні відрізки, провести прямі до перетину з віссю ординат. Визначити маси окремих фракцій Q_і за відрізками, що відтинаються на осі ординат Q продовженням ламаних, та обчислити їхні масові відсотки q_і. Розрахувати за формулою (4.3) еквівалентні радіуси частинок окремих фракцій r_і, обчислити значення інтервалів радіусів D r_і та величини для всіх фракцій, побудувати диференціальну криву розподілу часток за розмірами (див. рис. 16) і за положенням максимуму на цій кривій визначити переважний радіус часток R у системі. Результати розрахунків записати в табл. 4.2.

Таблиця 4.2. Дані для побудови диференціальної кривої розподілу часток за розмірами

Номер фракції і
Маса фракції Qі, мг
Масовий % фракції qі
Час осідання фракції tі, с
Радіус частинок rі, мкм
D r, мкм	, мкм
, мкм
, мкм
Значення функції

Звіт

Таблиці 4.1 і 4.2.

Графіки Q = і .

Значення константи K =....... м^0,5·с^0,5.

r_max =.... м; r_mіn =.... м.

Переважний радіус часток R =... м.

Висновок.

 

Питання до лабораторної роботи

1. Які дисперсні системи називають суспензією?

2. Які розміри повинні мати частки дисперсної системи для того, щоб був можливий седиментаційний аналіз суспензії?

3. Що називають седиментаційною кривою суспензії?

4. Як відрізнити монодисперсну суспензію від бідисперсної?

5. Які величини можна визначити за математичною обробкою седиментаційної кривої?

6. Від чого залежить швидкість осідання часток суспензії?

7. Як визначити число фракцій дисперсної фази в суспензії?

8. Як за допомогою седиментаційного методу визначити розміри часток у грубодисперсній (r >10^–5 м) системі?

9. Які частки (дрібні, середні, великі) переважають у дослідженій суспензії? Доведіть.

10. Яку інформацію можна отримати з аналізу диференціальної кривої седиментаційного аналізу .

 

Література: [1] 73 – 81, [2] 34 – 38, 184 – 201; [3] 220 – 239, [4] 110 – 121.