ГИСТЕРЕЗИС СМАЧИВАНИЯ - Флотационный метод обогащения
Явление гистерезиса, затрудняющего достижение равновесного состояния, присуще многим физическим и физико-химическим процессам, в том числе процессу образования равновесного краевого угла, соответствующего минимальному значению свободной энергии системы.
При перемещении периметра смачивания по поверхности твердого тела обычно возникает противодействующая ему гистерезисная сила. Например (рис. 9, а), если жидкая фаза наступает на газообразную, то возникает гистерезисная сила ш1 направленная внутрь жидкой фазы. Если же наступает газообразная фаза на жидкую, то возникает гистерезисная сила ш2 направленная внутрь газообразной фазы. Гистерезисные силы ш1 и ш2 возникающие при наступлении жидкой фазы на газообразную и газообразной на жидкую, неодинаковы. Различны и образующиеся при этом гистерезисные краевые углы натекания иН и оттекания иО (рис.9, а).
Рис. 9. Гистерезис смачивания твердого тела (т) водой (ж) и воздухом (г).
При наступлении жидкой фазы на газообразную при некотором значении гистерезисного краевого угла натекания иН наступит равновесие сил:
УЖ-Т + уГ-Ж cos иH + ш1 = уГ-Т, откуда:
Cos иH = (уГ-Т - уЖ-Т)/ уГ-Ж - ш1/ уГ-Ж = cos иР - ш1/ уГ-Ж.
Из последнего уравнения следует, что cos иH< cos иР и иН>иР, т. е. при наступлении жидкой фазы на газообразную гистерезисный краевой угол больше равновесного.
Аналогично выражение для гистерезисного краевого угла оттекания иО найдем из условия равновесия:
УГ-Т + ш2 = уЖ-Т + уГ-Ж cos иО
Следовательно, cos иО > cos иР и иО < иР , т. е. при наступлении газообразной фазы на жидкую гистерезисный краевой угол меньше равновесного.
Разность косинусов гистерезисных углов называют (по П. А. Ребиндеру) гистерезисом смачивания:
H' = cos иО - cos иН = cos иР + ш2/уГ-Ж - (cos иО - ш1/ уГ-Ж) = (ш2 + ш1)/уГ-Ж.
Физико-химические причины, вызывающие гистерезис смачивания, связаны в основном с формированием пограничных (гидратных) слоев жидкости на поверхности раздела фаз при наступлении водной фазы на газообразную и разрушением их при наступлении газообразной фазы на водную. При этом наблюдаются следующие закономерности: на гладких поверхностях гистерезис меньше, чем на шероховатых; на более гидрофобных поверхностях при наступлении водной фазы он больше, чем на более гидрофильных; при наступлении жидкой фазы на газообразную гистерезис больше, чем при наступлении газообразной фазы на жидкую.
Гистерезисный краевой угол при закреплении пузырька на горизонтальной поверхности твердого называют иногда углом контакта иК. В этом случае (рис. 9, б):
Cos иК = (уГ-Т - уЖ-Т)/ уГ-Ж + ш/уГ-Ж = cos иР + шуГ-Ж = cos иР + h,
Где h -- гистерезис смачивания.
Значения h' и h могут несколько различаться, так как в уравнении гистерезиса смачивания используются крайние значения гистерезисных углов иН и иО, а в уравнении угла контакта - постоянное вдоль всего периметра контакта значение угла иК, что более предпочтительно.
Поскольку гистерезис смачивания (h' или h) определяется значениями гистерезисной силы (ш, ш1 или ш2), он является чувствительным индикатором изменений, происходящих на поверхности твердого тела и пузырька под влиянием флотационных реагентов и внешних воздействий.
В результате образования по периметру контакта пузырька с частицей легко подвижной каймы, например, аполярного реагента и адсорбционной пленки на поверхности пузырька, его гистерезис смачивания обычно полностью исчезает. Однако, в этом случае вместо одной появляются три линейные границы раздела, поверхность пузырька до подложки не доходит и угол и характеризует наклон поверхности пузырька к горизонту на уровне верхнего края каймы (рис. 9,б). Поскольку в присутствии аполярного реагента значения уЖ-Г уменьшаются, это приводит, в соответствии с уравнением коэффициента в, характеризующего форму пузырьков, к увеличению в (уплощению пузырька) и росту и (если к этому нет каких-либо препятствий) без увеличения степени гидрофобности поверхности.
Для вычисления значений краевого угла, независимо от того, каким он является - гистерезисным или равновесным, рационально пользоваться при проведении исследований уравнениями Лапласа и коэффициента в, точно описывающими контуры любых капель и пузырьков; при этом очевидно, что и = 180° - ш.
Похожие статьи
-
Способность минералов закрепляться на поверхности раздела воздух - вода (или в общем случае газ - жидкость) зависит от степени полярности минеральной...
-
В соответствии со вторым законом термодинамики элементарный акт флотации возможен, если свободная энергия Е2 системы после закрепления частицы на...
-
Результаты исследований А. Н. Фрумкина и Б. В. Дерягина показали, что характер изменения удельной поверхностной энергии е прослоя воды, находящегося...
-
При работе флотационной машины в пульпе создаются значительные перепады давления. Поэтому, в соответствии с законом Генри, в зонах повышенного давления...
-
Основной и определяющей стадией флотационного процесса является элементарный акт флотации, под которым подразумевают закрепление единичного зерна на...
-
ЗАКЛЮЧЕНИЕ - Флотационный метод обогащения
В области теории флотации наблюдается стремление перейти от качественных преставлений к количественным закономерностям. Необходимость эта обусловлена...
-
Коалесцентный механизм элементарного акта наблюдается при флотации аполярных минералов с углеводородными маслами. По данному механизму частичка, на...
-
ВВЕДЕНИЕ - Флотационный метод обогащения
В связи с ухудшением качества руд и повышением трудности их обогащения, поиск более эффективных способов разделения минералов является насущной...
-
Обогащение калийной руды производится двумя методами: флотационным и химическим (галургическим). Флотационный метод Флотационный метод стал...
-
Неоднородными, или гетерогенными, системами называют системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть, в принципе,...
-
Следует отметить, что не существует особых сил, вызывающих адсорбцию. Адсорбция молекул на поверхности твердого тела происходит за счет сил притяжения со...
-
Механические способы разрушения эмульсий. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Все механические способы разрушения нефтяных эмульсий имеют очень ограниченное применение (фильтрация, центрифугирование), а некоторые (например,...
-
Оценка адекватности моделей методом факторно-плоскостного пространственного проецирования
Оценка адекватности моделей методом факторно-плоскостного пространственного проецирования Современная автомобильная промышленность ставит перед...
-
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИМЕРНЫХ МЕМБРАН, Получение мембран из растворов полимеров - Полимеры в мембранах
Разделяющая способность мембран, их производительность и стабильность характеристик зависят не только от химической природы полимера, но и от хитростей...
-
Ректификация - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
РЕКТИФИКАЦИЯ (от позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся т-рами...
-
Введение - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
Гомогенная система -- однородная система, химический состав и физические свойства которой во всех частях одинаковы или меняются непрерывно (между частями...
-
Адсорбция активированный уголь Развитие теории адсорбционных сил еще не достигло такой стадии, когда по известным физико-химическим свойствам газа и...
-
Обобщенный метод наименьших квадратов - Моделирование в эконометрике
При наличии гетероскедастичности в остатках рекомендуется традиционный метод наименьших квадратов (МНК) заменять обобщенным методом наименьших квадратов...
-
Парная регрессия на основе метода наименьших квадратов и метода группировок - Основы эконометрики
Парная регрессия Характеризует связь между двумя признаками: результативным и факторным. Аналитически связь между ними описывается уравнениями: Прямой...
-
Причинность, регрессия, корреляция Исследование объективно существующих зависимостей и взаимосвязей между явлениями и процессами - важнейшая задача...
-
Знаменитая теория полимолекулярной адсорбции Брунауэра, Эммета и Теллера, получившая название теории БЭТ (по первым буквам фамилий ученых), основана на...
-
Методы неорганического синтеза - Синтез ацетата натрия ("Горячий лед")
НЕОРГАНИЧЕСКИЙ СИНТЕЗ, получение неорганических соединений. Как правило, состоит из нескольких последовательных или параллельных процессов -...
-
Исходная задача: При ограничениях: Двойственной является следующая задача: При ограничениях: Число неизвестных в двойственной задаче равно 2....
-
Решение смешанной задачи для уравнения теплопроводности методом конечных разностей
Решение смешанной задачи для уравнения теплопроводности методом конечных разностей 1. Цель работы Ознакомление с методами решения смешанных задач для...
-
Общая схема исследования: 1. Составление среднего образца. 2. Извлечение пестицидов из пробы. 3. Очистка экстракта. 4. Анализ экстракта. Прием образцов в...
-
Частным случаем недетерминированной связи является связь случайная - стохастическая (вероятностная). Реализация вероятностного подхода к описанию...
-
Задача регрессии. Метод наименьших квадратов Ищу функцию регрессии в виде (1*). Оценки коэффициентов нахожу с помощью Метода Наименьших Квадратов (МКВ),...
-
Разрушение эмульсий в переменном электрическом поле. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Рассмотрим поведение взвешенных в нефти водяных капелек, образующие эмульсию и находящихся в переменном электрическом поле. Если безводную нефть...
-
Адсорбционные методы исследования свойств поверхности позволяют количественно охарактеризовать происходящие при адсорбции межмолекулярные взаимодействия,...
-
Геометрическая интерпретация - Математические методы и модели в экономике
Геометрическая интерпретация задачи линейного программирования является основой графического метода и применяется в основном при решении задач двумерного...
-
Описание процессов, происходящих на поверхности, изобилует специальными терминами, и при рассмотрении адсорбционных явлений приходится говорить на языке,...
-
Адсорбционные явления чрезвычайно широко распространены в живой и неживой природе. Толщи горных пород и почвы являются огромными колоннами с...
-
Экспериментальная установка В работе используется прибор для текстурных измерений "Термосорб" серии М, фирмы "КАТАКОН" Серийный №017 Дата выпуска...
-
Легирование стали повышает ее антикоррозионные свойства. Например, совершенную стойкость к атмосферной коррозии показывают нержавеющие легированные...
-
Задачи и методы качественного анализа - Основы аналитической химии
Обнаружение или, как иногда говорят, "открытие" отдельных элементов или ионов, входящих в состав веществ - это задачи качественного анализа. Качественный...
-
Применение статистических методов анализа для адекватной интерпретации результатов контроля остаточных знаний соискателей высшего образования на примере...
-
Построим теперь на базе полиинтервальной оценки такую теоретико-вероятностную модель представления экспертных знаний, которая сочетала бы в себе описание...
-
Метод конечных разностей -- широко известный и простейший метод интерполяции. Его суть заключается в замене дифференциальных коэффициентов уравнения на...
-
В начале пятилетнего периода работы предприятию выделена сумма в C руб. для приобретения нового оборудования. Стоимость одного комплекта оборудования...
-
Равноускоренное (равнозамедленное) развитие. Этому типу динамики свойственно постоянное во времени увеличение (замедление) развития. Уровни таких рядов...
ГИСТЕРЕЗИС СМАЧИВАНИЯ - Флотационный метод обогащения