Влияние электролитов на предельное напряжение сдвига и вязкость золей и суспензий

У разбавленных дисперсных систем, в отличие от концентрированных, связь между частицами возникает только при снижении защитной способности граничных слоев до достаточно низкого предела1. На примере действия нейтральных электролитов на коллоидный раствор Fe(OH)3 видна тесная связь между структурообразованием, застыванием и коагуляцией (таблица 2), т. е. обоснованность понятия о коагуляционном структурообра-зовании. Аналогичное действие вызывает нагревание этих золей, повышение рН, добавление высокомолекулярных веществ, иммобилизующих ионы-стабилизаторы , смешение с некоторыми коллоидными растворами . И в этих случаях изменение состояния коллоидного раствора обусловлено коагуля-ционным взаимодействием частиц.

Данные таблицы 2 и аналогичные результаты для золей V2O5 и А1(ОН)з, а также некоторые измерения вязкости и объема осадков дают основание предполагать, что с ростом концентрации электролитов, в начале возрастает число частиц, участвующих в формировании структуры и в дальнейшем повышается плотность упаковки. Это находит подтверждение в максимуме длины структурных отдельно стей, выявленных методом визуализации потока у исследованных 2,4% золей А1(ОН)з и 0,8% бензопурпурина 4В. Размер отдельно стей достигает наибольшего значения в узком интервале концентрации добавляемого NaCl и круто падает по обе стороны от этого интервала. Такое же влияние оказывает повышение концентрации электролита-коагулятора на амплитуду пульсации напряжения в потоке суспензии асканита (рис. 3).

Когда ?7э приобретает значение г]ш объем неразрушенной структуры суспензии алюмосиликатов продолжает, хотя и слабо, зависеть от концентрации нейтрального, электролита-коагулятора (пример см. табл. 3).

Характер расположения частиц в коагуляционной структуре определяется не только коагулирующим действием электролитов, но и формой частиц. Наименьшая концентрация грэмовского коллоидного раствора Fe(OH)3, способная образовать гель 0,65%, V2O5 0,002%; золь бензопурпурина, полученный из ортотолуиди-на (палочкообразные частицы), застывает в присутствии электролитов при концентрации 0,03%, бензопурпурин из метатолуидина обычно коагулирует, минуя стадию застывания.

Наряду с качественными соотношениями между коагуляци-онным взаимодействием и коагуляционными эффектами, между ними отмечается и количественная связь. У золей и суспензий порог коагуляции всегда выше, чем минимальная концентрация электролита, вызывающая коагуляционное взаимодействие, обнаруживаемое реологическими методами. Как известно, теория Дерягина-Ландау дает следующее выражение для порога коагуляции:

методом визуализации потока.

Рис. 4. Зависимость С в от числа зарядов ионов-коагуляторов у 1,8% золя Fe(OH)3 (кривая 1), 4% суспензии 0,5-3,0 микронных частиц гумбри-на, предварительно насыщенного соответствующими коагулирующими ионами (кривая 2) и суспензии тех же частиц ненасыщенного гумбрина (кривая 3).

С повышением концентрации электролитов выше С® предельное напряжение сдвига исследованных золей и суспензий в начале увеличивается, но в дальнейшем может наступить коагуляция. Количественную сторону вопроса целесообразно рассмотреть на примере модельных систем, так как у реальных разбавленных дисперсных систем зависимость осложняется, а иногда и маскируется коагуляцией, лабильностью частиц, неоднородностью структуры и вторичными явлениями.