Тема 3. Получение дисперсных систем и их очистка

Общие условия получения дисперсных систем — нерастворимость или очень малая растворимость вещества дисперсной фазы в дисперсионной среде и наличие в среде веществ, которые способны препятствовать укрупнению частиц дисперсной фазы — стабилизаторов.

Дисперсные системы можно получить двумя основными методами, один из которых является противоположностью другого.

Метод, основанный на раздроблении грубого материала в частицы коллоидных размеров, называется диспергационным. Противоположный метод, основанный на соединении более мелких частиц — молекул, атомов или ионов — в частицы коллоидных размеров, называется конденсационным.

Диспергационными методами получают тонкодисперсные порошки серы, минераль­ных красок, графита и др. Этим же методом получают эмульсии. Осуществляется это механическим дроблением, диспергированием ультразвуком, электрическим диспергированием.

Системы, получаемые диспергационными методами, являются, как правило, системами микрогетерогенными, т. е. грубодисперсными. Очень тонкое раздробление (до 0,1-1 микрона) достигается на специальных коллоидных мельницах.

Работами П. А. Ребиндера установлено явление понижения сопротивления меха­ни­чес­кому разрушению под влиянием адсорбции поверхностно-активных веществ, которые, проникая в микрощели поверхностного слоя, понижают его прочность. Эти вещества называются понизителями твердости.

Конденсационные методы разделяют на физическую и химическую конденсацию.

Физическая конденсация может осуществляться из паров или путем замены растворителя.

Конденсация из парообразной фазы происходит за счет понижения температуры среды. Конденсация из растворов осуществляется понижением растворимости вещества, находящегося в истинном растворе. Этого добиваются заменой растворителя.

Химическая конденсация основана на выполнении разнообразных реакций, в результате которых из пересыщенного раствора осаждается нерастворимое вещество.

Следует отметить, что конденсационными методами обычно получают более высокодисперсные системы, чем диспергационными.

Полученные тем или иным способом коллоидные растворы обычно очищают от низкомолекулярных примесей (молекул и ионов) методами диализа, электродиализа или ультрафильтрации.

Метод диализа основан на применении полупроницаемой мембраны, пропускающей ионы и небольшие молекулы, но задерживающей более крупные коллоидные частицы.

Электродиализ обусловлен миграцией ионов через мембрану под действием приложенной разности потенциалов. Этот метод позволяет добиться более полной очистки золя от электролитов.