На этих суспензиях сильно сказываются конвекционные тепловые потоки, которые препятствуют оседанию и установлению равновесия.
В суспензиях, размеры частиц которых лежат в пределах от см, броуновское движение практически отсутствует, в них наблюдается быстрая седиментация, скорость которой () определяется уравнением:
где - вязкость среды.
Если измерить , то можно определить радиус частицы (r):
Этот подход лежит в основе седиментационного анализа суспензий и порошков. Подробное описание седиментационного анализа дано ниже.
5.1.4.
СЕДИМЕНТАЦИОННАЯ УСТОЙЧИВОСТЬ РАЗБАВЛЕННЫХ СУСПЕНЗИЙ
Седиментационная устойчивость суспензии - это способность ее сохранять неизменным во времени распределение частиц по объему системы, т.е. способность системы противостоять действию силы тяжести.
Так как большинство суспензий оказываются полидисперсными системами, содержащими и относительно крупные частицы, которые не могут участвовать в броуновском движении, суспензии являются седиментационно (кинетически) неустойчивыми системами. Если плотность частиц меньше плотности дисперсионной среды, то они всплывают, а если больше - оседают.
Изучение седиментации суспензий связано, в первую очередь, с получением кривых накопления осадка (кривых седиментации) m = f(t). Кривые накопления могут быть двух видов: с перегибом или без перегиба. Установлено, что вид кривых седиментации зависит от того, является ли седиментирующая суспензия агрегативно устойчивой или нет. Если седиментация сопровождается укрупнением частиц, а следовательно, увеличением скорости их оседания, то на кривых седиментации появляется точка перегиба. Если же суспензия агрегативно устойчива (нет коагуляции), то на кривой седиментации перегиб отсутствует. Характер осадков, полученных в том другом случаях, также различен.
В агрегативно устойчивых суспензиях оседание частиц происходит медленно и формируется очень плотный осадок. Объясняется это тем, что поверхностные слои препятствуют агрегированию частиц; скользя друг по другу, частицы могут перейти в положение с минимальной потенциальной энергией, т.е. с образованием упаковки, близкой к плотнейшей. В этом случае расстояние между близкими и координационное число (число соседних частиц) в осадке такой седиментирующей, но предельно стабилизированной суспензии, определяется соотношением между:
силой тяжести;
межмолекулярным притяжением частиц;
силами отталкивания между частицами, обеспечивающими агрегативную устойчивость суспензии.
