Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet

Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet Magnezijev oksid iz morske vode - Kemijsko-tehnološki fakultet

27.03.2014 Views

Kinetička stabilnost je funkcija stupnja disperzije i povećava se sa smanjenjem veličine čestica. Što su čestice manje to je Brownovo gibanje jače izraženo i ne dolazi ili, pak, jako slabo dolazi do sedimentacije pod utjecajem sile gravitacije. Koagulacijska stabilnost je funkcija naboja čestica, odnosno elektrokinetičkog potencijala (ζ-potencijal) te ovisi o koncentraciji elektrolita u otopini. Smanjenjem vrijednosti ζ-potencijala, opada i stabilnost koloidnog sustava Mg(OH) 2 -morska voda, tj. čestica je nestabilnija i sedimentira. Opadanje ζ-potencijala je posljedica smanjenja debljine električnog dvosloja (difuzijskog sloja). Stanje ζ = 0 predstavlja izoelektričnu točku. U tom slučaju nema potencijalne razlike izmeñu koloidne čestice (micele) i disperznog medija pa se čestice nesmetano talože. Elektrokinetički potencijal izračunava se prema Helmholtzovu izrazu, koji vrijedi za sve koloidne čestice: ζ = 4 ⋅ π ⋅ e ⋅ d D (21) gdje je: ζ – elektrokinetički potencijal, V e – naboj jezgre koloidne micele, C m -2 d – debljina dvostrukog sloja, m D – dielektrična konstanta sredine, C V -1 m -1 . Adsorbens, čestice Mg(OH) 2 , adsorbira Mg 2+ i Ca 2+ ione, pa u sustavu Mg(OH) 2 − morska voda čestice magnezijeva hidroksida posjeduju pozitivni električni naboj. Zbog viška pozitivnog naboja izmeñu ovih čestica i disperzne sredine dolazi do razlike potencijala. Naelektrizirana površina adsorbensa privlači ione suprotnog naboja iz disperzne sredine pa se elektroneutralnost ostvaruje izmjenjivim ionima koji okružuju pozitivnu česticu u obliku difuzijske atmosfere. Budući da sile difuzije žele izjednačiti koncentraciju u čitavom volumenu otopine, to se u neposrednoj blizini čestice Mg(OH) 2 nalazi samo dio privučenih iona suprotnog naboja, dok se ostali dio rasporeñuje u difuzijskom sloju (d). Ioni koji se nalaze neposredno uz površinu čine laminarni sloj (∆), koji je čvrsto vezan uz česticu (podsloj). Koloidnu micelu čini ukupni kompleks (jezgra i difuzijski sloj). Koloidna micela u mirovanju je elektroneutralna i ne pokazuje nikakav potencijal prema sredini. Elektrokinetički potencijal (ζ-potencijal) dolazi do izražaja pri kretanju 57

koloidne čestice kroz disperznu sredinu. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala u adsorbiranom sloju prikazano je na slici 14. Uslijed naelektriziranja jezgre koloidne micele, jezgra pokazuje električni potencijal, ψ , prema sredini. Na granici izmeñu adsorbiranog (∆) i difuzijskog (d) sloja dolazi do razlike potencijala (slika 14 b), jer se naelektriziranje površine samo djelomično neutralizira (ravnina smicanja). Slika 14. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala (ζ-potencijal) u adsorbiranom sloju: a) micela, b) zeta potencijal, c) izoelektrična točka Sedimentacija se vrši pri uvjetima laminarnog strujanja, te se može primjeniti Stokes-ov zakon: gdje je: 2 g ⋅ ds ⋅ ( ρs − ρl) v = 18 ⋅ µ v − brzina sedimentacije, m s -1 g − gravitacijsko ubrzanje, m s -2 d s − promjer čestice, m ρ s − gustoća čestice, kg m -3 ρ l − gustoća kapljevine, kg m -3 µ − viskoznost, Pa s (22) 58

koloidne čestice kroz disperznu sredinu. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala u<br />

adsorbiranom sloju prikazano je na slici 14. Uslijed naelektr<strong>iz</strong>iranja jezgre koloidne<br />

micele, jezgra pokazuje električni potencijal, ψ , prema sredini. Na granici <strong>iz</strong>meñu<br />

adsorbiranog (∆) i difuzijskog (d) sloja dolazi do razlike potencijala (slika 14 b), jer se<br />

naelektr<strong>iz</strong>iranje površine samo djelomično neutral<strong>iz</strong>ira (ravnina smicanja).<br />

Slika 14. Nastajanje elektrokinetičkog potencijala (ζ-potencijal) u adsorbiranom sloju:<br />

a) micela, b) zeta potencijal, c) <strong>iz</strong>oelektrična točka<br />

Sedimentacija se vrši pri uvjetima laminarnog strujanja, te se može primjeniti<br />

Stokes-ov zakon:<br />

gdje je:<br />

2<br />

g ⋅ ds<br />

⋅ ( ρs<br />

− ρl)<br />

v =<br />

18 ⋅ µ<br />

v − brzina sedimentacije, m s -1<br />

g − gravitacijsko ubrzanje, m s -2<br />

d s − promjer čestice, m<br />

ρ s − gustoća čestice, kg m -3<br />

ρ l − gustoća kapljevine, kg m -3<br />

µ − viskoznost, Pa s<br />

(22)<br />

58

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!