Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Старение осадка.

Различают физическое и химическое старение осадков. Физическими видами старения является: агрегирование, рекристаллизация, оствальдовское созревание, процессы дегидратации и полиморфные превращения метастабильных форм в стабильные. В результате физического старения изменяется дисперсность образованного на первом этапе осадка старения.

Агрегирование – образование агрегатов за счет объединения первичных частиц. Изучение процесса агрегирования имеет ряд сложностей, т.к. параллельно протекает несколько процессов. В результате агрегирования частицы укрупняются и могут достичь до 1 мкм и более, при этом снижается внутренняя поверхность частиц и, следовательно, уменьшается поверхность частиц. Процесс агрегирования возможен при наличии малых сил отталкивания у первичных частиц, вследствие чего при столкновении они слипаются с образованием агрегатов, т.е. агрегирование направленно на укрупнение частиц осадка.

Рекристаллизация – основной вид старения. Происходит совершенствование структуры за счет быстрого уменьшения внутренней поверхности. Скорость рекристаллизации падает по мере старения осадка. На скорость рекристаллизации влияют химические факторы, такие как рН среды, природа солевой среды (состав), температура среды. При рекристаллизации происходит в первую очередь освобождение от избыточных поверхностных дефектов за счет растворения полидифектных мест. Размер кристаллов при этом может не изменяется. Установлено совершенствование дефектной структуры частиц осадка.

Оствальдовское созревание: в основе рассмотренного типа созревания лежит различная растворимость первичных частиц, обусловленная отличием размеров частиц. Мелкие частицы растворяются быстрее, чем крупные.

Фрейдлих установил следующую зависимость:

Где M – молярная масса,

L₁ – растворимость частиц с размером r₁,

L₂ – растворимость частиц с размером r₂,

σ – поверхностное натяжение на границе раздела фаз,

ρ – плотность твердых частиц.

Из формулы следует, что растворимость мелких частиц больше, чем крупных. За счет растворимости мелких частиц осуществляется рост более крупных частиц.

Процесс протекает под воздействием сил поверхностного натяжения, вследствие чего уменьшает межфазную поверхность между частицами стареющего осадка и жидкой фазы.

Процесс дегидротации – отщепление молекул воды из состава соединений. При старении протекают процессы дегидротации, в результате чего формируется более стабильная фаза. Например: Al₂O₃*nH₂O→[jAl₂O₃*H₂O]*nH₂O→[Al₂O₃*3H₂O](n-x)H₂O.

Т.о. физическое старение осадка изменяет фазовый, химический состав и дисперсность. Технологическими параметрами стадии старения является температура, которая влияет на скорость превращения и фазовое состояние системы, рН среды, состав солевой среды.

При химическом старении протекают химические реакции между твердой и жидкой фазами. Твердая и жидкая фазы являются реагентами. Выделяют следующие виды химического старения:

1) взаимодействие основного осадка с кислой солью маточного раствора (протекает нейтрализация);

2) протекают реакции гидролиза твердой фазы под воздействием воды;

3) взаимодействие осадка с солями, которые имеются в жидкой фазе (реакция обмена);

4) взаимодействие компонентов осадка между собой с образованием нового соединения (синтез);

5) взаимодействие осадка с растворенными газами в маточном растворе (окисление, карбонизация и т.д.).

Параметры те же, что и при физическом старении. При старении осадка протекает совокупность процессов как физических, так и химических.