Методы светорассеяния в анализе дисперсных биологических сред - Лопатин В.Н.
ISBN 5-9221-0547-7
Скачать (прямая ссылка):
Методом интегральной индикатрисы определялась площадь поверхности частиц чистой глины и глины с адсорбированным компонентом. Исходя из полученных данных о размере частиц, представлялось возможным сравнить размеры частиц чистой глины и глины с адсорбированным компонентом, а также проследить основные закономерности их изменения. На рис. 3.9 показана зависимость диметра частиц от концентрации взвеси, отнесённой к количеству ОВ, оставшегося
У В. Н. Лопатин и др.
в растворе. В данном эксперименте (1-я серия) варьировались как концентрации взвеси, так и концентрации ОВ.
d, мкм
Мотн, мг взвеси/мг РОВ
Рис. 3.9. Зависимость диаметра частиц ОМД от концентрации взвеси, отнесённой к количеству РОВ (модельные среды, 1-я серия)
При изучении процессов, протекающих в модельной системе, предполагалось, что величина среднего размера частиц адсорбента, ввиду стандартности операций приготовления растворов и свойству адсорбата препятствовать коагуляции частиц, остаётся постоянной. Как видно из рисунка, при увеличении количества взвеси наблюдается уменьшение размера частиц, что свидетельствует о наличии адсорбированного слоя на частице.
Численные расчёты показали, что объём адсорбированного слоя составляет от 15 до 46% от объёма ОМД в зависимости от соотношения концентраций адсорбента и адсорбата. Таким образом, размер хориона (ОМД) будет больше, чем определяемый нами.
Оценка характера изменения адсорбированного слоя проводилась по относительной величине толщины адсорбированного слоя h к радиусу ОМД R. Характер изменения этого отношения от содержания взвеси представлен на рис. 3.10. Данная зависимость была получена при постоянном количестве органического вещества для получения более чёткой зависимости толщины адсорбированного слоя от содержания адсорбента.
Легко заметить, что при малом содержании взвеси толщина слоя составляет практически половину от размера ОМД. При увеличении содержания взвеси происходит на первоначальном этапе резкое уменьшение адсорбированного слоя (практически в половину) и впоследствии незначительное снижение его толщины. Из этого можно предположить, что уменьшение слоя, адсорбированного на частице ОВ, имеет неравномерный характер и, скорее всего, связано с различной
h/R
Содержание взвеси, мг/л
Рис. 3.10. Зависимость относительной толщины адсорбированного слоя от содержания взвеси (модельные среды, 2-я серия)
природой сил притяжения между молекулами адсорбата и адсорбента при увеличении толщины адсорбированного слоя.
Полученные результаты достоверно показали увеличение объёма частиц за счёт адсорбированного слоя органического вещества. Исходя из этого, представлялось возможным определить зависимость объёма адсорбированного компонента от поверхностной концентрации адсорбированного органического вещества (количество ЛОВ, отнесённое к площади поверхности взвеси). Из рис. 3.11 видно, что объём адсорбированного слоя, отнесённого к площади поверхности, коррелирует с количеством органического вещества на поверхности взвеси (коэффициент корреляции 0.85). Из этого можно сделать предположение о приблизительном сохранении концентрации органического вещества в адсорбированном слое.
Проведена проверка изменения отношения толщины слоя к радиусу ОМД (h/R) от поверхностной концентрации, а также и от органического вещества, оставшегося в растворе при другом типе адсорбента. На рис. 3.12 представлена зависимость h/R от поверхностной концентрации для экспериментов с монтмориллонитом и каолинитом. Легко заметить, что толщина слоя зависит от количества органического вещества, адсорбированного на поверхности взвеси. Форма аппроксимационной кривой совпадает с формой изотермы адсорбции. Такая же зависимость была получена и для РОВ, отнесённой к площади поверхности взвеси. Одинаковый характер зависимостей толщины адсорбированного слоя как от количества ЛОВ, так и от количества РОВ свидетельствует о равновесии в системе. Неравномерный характер увеличения относительной толщины адсорбированного слоя органического вещества говорит о пределе его возрастания, который будет
т
Рис. 3.11. Зависимость объёма адсорбированного слоя от поверхностной концентрации АОВ (модельные среды, 2-я серия)
определяться как природой адсорбента и адсорбата, так и термодинамическими параметрами системы.
h/R h/R
АОВ, мг/м2 АОВ, мг/м2
Рис. 3.12. Зависимость относительной толщины адсорбированного слоя от количества АОВ: а) модельные среды с монмориллонитом, 3-я серия; б) модельные среды с каолинитом, 2-я серия
В процессе адсорбции основную роль играют адсорбционные центры. Поэтому для получения более конкретной связи была рассмотрена зависимость отношения h/R от степени заполнения поверхности (в) (рис. 3.13). Нетрудно заметить, что величина h/R прямо пропорциональна степени заполнения поверхности адсорбента (уравнение ап-проксимационной прямой имеет вид у = 0.154ж + 0.02, при п = 14, г = 0.75). Другими словами, увеличение размера ОМД за счёт роста адсорбированного слоя идёт с постоянной скоростью и до тех пор, пока не заняты все адсорбционные центры на поверхности адсорбента.
