Черная Н.В., Ламоткин А.И., Эмелло Г.Г.

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»

Особенности электролитной коагуляции нейтральных гидродисперсий немодифицированной и модифицированнойканифоли. пептизация коагулятов

Проведенные нами исследования [1] свидетельствуют о том, что характер коагуляционного процесса зависит от коллоидно-химических свойств нейтральных гидродисперсий немодифицированной (ГНК) и модифицированной (ГМК) канифоли и содержания в системе электролита (R_эл, мас. ч. / мас. ч. дисперсной фазы ГНК (ГМК)), в растворе которого могут находиться различные формы гидроксосоединений алюминия (ГСА). Известно [2], что изменение рН раствора электролита (сульфата алюминия) от 1,95 до 9,10 сопровождается качественным и количественным перераспределением таких форм ГСА, как Al(H₂O)₆³⁺, Al(H₂O)₅(OH)²⁺, Al(H₂O)₄(OH)₂⁺, Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и Al(H₂O)₂(OH)₄^–. Поэтому содержание вышеуказанных форм ГСА в системах «Нейтральная ГНК – ГСА» и «Нейтральная ГМК – ГСА» оказывает существенное влияние на характер протекающего коагуляционного процесса и способность образовавшихся коагулятов пептизироваться.

Проведенные нами турбидиметрические исследования [3] показали, что в зависимости от коллоидно-химических свойств ГНК и ГМК и содержания в системах «Нейтральная ГНК – ГСА» и «Нейтральная ГМК – ГСА» вышеуказанных форм ГСА коагуляционный процесс может протекать в одной или двух областях коагуляции.

Установлено, что в системе «Нейтральная ГНК – ГСА» коагуляционный процесс протекает только в одной области коагуляции. Об этом свидетельствует экстремальный характер зависимости изменения мутности (τ, см^–1) системы от R_эл. Численные значения τ зависят, во-первых, от коллоидно-химических свойств нейтральной ГНК и, во-вторых, от содержания в системе электролита (R_эл) и присутствующих в нем форм ГСА. Максимальные значения τ свидетельствуют об образовании крупнодисперсных коагулятов.

Однако в исследуемой системе «Нейтральная ГМК – ГСА» коагуляционный процесс протекает в двух областях коагуляции [3]. Об этом свидетельствует повышение τ на зависимостях τ = f (R_эл) в первой и во второй областях коагуляции. Причем максимальные значения τ, полученные в первой области коагуляции, меньше значений τ, полученных во второй области коагуляции. Это можно объяснить увеличением размеров коагулятов, образовавшихся во второй области коагуляции ГМК.

Следует обратить особое внимание на то, что нами впервые обнаружена область пептизации (дезагрегирования) коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции, и область существования агрегативно устойчивых «пептизированных» частиц. Об этом свидетельствует снижение мутности системы после протекания коагуляционного процесса в первой области коагуляции. Однако последующее увеличение содержания электролита в системе «Нейтральная ГМК – ГСА» приводит к дестабилизации «пептизированных» частиц, что сопровождается их агрегированием и, следовательно, к протеканию коагуляционного процесса во второй области коагуляции.

Получено, что в системе «Нейтральная ГНК – ГСА» коагуляционный процесс протекает только в одной области коагуляции. При этом коагулирующее действие оказывают положительно заряженные ионы ГСА. Образовавшиеся коагуляты являются разновеликими и крупнодисперсными. Поэтому они седиментируют, образуя осадки. Исследования показали, что такие коагуляты не пептизируются. Это, по нашему мнению, можно объяснить повышенной степенью агрегирования коагулюмов.

Поэтому особый научный и практический интерес представляют системы «Нейтральная ГМК – ГСА» по следующим причинам:

• коагуляционный процесс протекает в двух областях коагуляции; при этом образовавшиеся в первой области электролитной коагуляции ГМК коагуляты пептизируются.

• свойства коагулятов, образовавшихся в первой и во второй областях коагуляции, влияют на их пептизирующуюся способность, которая зависит от степени агрегирования коагулюмов и размеров образовавшихся из них коагулятов.

• протеканию процесса пептизации коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции нейтральных ГМК, способствует, как впервые показано нами, дополнительное введение в систему «Нейтральная ГМК – ГСА» расчетных количеств раствора электролита с заданным содержанием в нем ГСА; при этом пептизирующиеся коагуляты, по нашему мнению, должны обладать требуемой дисперсностью, которая зависит от степени агрегирования коагулюмов.

Отсутствие в литературе данных об особенностях коагуляции нейтральных ГНК и ГМК в присутствии ГСА не позволяет, во-первых, управлять коагуляционным процессом и, во-вторых, получать пептизирующиеся коагуляты.

Цель исследований – изучение особенностей коагуляции нейтральных гидродисперсий немодифицированной и модифицированной канифоли в присутствии гидроксосоединений алюминия Al(H₂O)₆³⁺, Al(H₂O)₅(OH)²⁺, Al(H₂O)₄(OH)₂⁺, Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и Al(H₂O)₂(OH)₄^–.

Коагуляция нейтральных ГНК и ГМК осуществлялась в присутствии Al(H₂O)₆³⁺, Al(H₂O)₅(OH)²⁺, Al(H₂O)₄(OH)₂⁺, Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и Al(H₂O)₂(OH)₄^–. Изменение качественного и количественного распределения форм ГСА в 0,5%-ном растворе электролита, добавляемого к ГНК и ГМК, достигалось целенаправленным снижением рН от 3,50 (свежеприготовленный раствор) до 2,70 и 1,95 путем добавления к нему 0,5 н раствора HCl или повышением его рН до 3,75, 4,30, 5,30, 6,80 и 9,10 путем добавления к нему 24%-ного раствора NH₄OH.

На первом этапе нами определено содержание ГСА (R_эл), при котором протекает коагуляционный процесс и происходит пептизация коагулятов.

На втором этапе определены размеры коагулятов и «пептизированных» частиц. При этом наблюдения за системами «Нейтральная ГНК – ГСА» и «Нейтральная ГМК – ГСА» проводили в течение времени (t), которое увеличивали от 0,5 до 60,0 мин.

Для достижения поставленной цели нами использованы данные проведенных турбидиметрических исследований и рН-метрии. Скорость (W) протекающих процессов коагуляции и пептизации определяли по данным турбидиметрического анализа. Для определения степени агрегирования коагулюмов использована теория М. Смолуховского [4]. Средние размеры (d_ср, нм) коагулятов и «пептизированных» частиц определяли на электронном микроскопе ЭМ-125 и на растровом электронном микроскопе JEOL JSM-5610- LV (модель JSM-5610 LV, производитель фирма JEOL Ltd. (Япония)) в соответствии с прилагаемыми к ним инструкциям.

В таблице 1 представлены результаты исследований по изучению особенностей образования коагулятов в системе «Нейтральная ГНК – ГСА» в зависимости от содержания в системе электролита (R_эл, мас. ч. / мас. ч. дисперсной фазы ГНК) с рН 3,50 (содержит 90% Al(H₂O)₆³⁺ и 10% Al(H₂O)₅(OH)²⁺).

Аналогичные данные представлены в таблицах 2–4 для системы «Нейтральная ГМК – ГСА», в частности для гидродисперсий ТМ (таблица 2), ТМВС-2 (таблица 3) и ЖМ (таблица 4).

Отличительной особенностью протекания коагуляционного процесса ГМК от ГНК является наличие двух областей коагуляции и области пептизации коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции.

Из таблицы 1 видно, что процесс электролитной коагуляции нейтральной ГНК протекает в одной области коагуляции. Образовавшиеся коагуляты являются разновеликими и крупнодисперсными. Их размер повышается от 1600 до 4200 нм, когда R_эл увеличивается от 1,50 до 10,0. Коагуляционный процесс начинается, когда система имеет рН* 4,5, и завершается, когда система имеет рН* 3,0. Область пептизации коагулятов отсутствует.

О протекании процесса полной пептизации коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции нейтральных ГМК, свидетельствуют два основных факта. Во-первых, размеры «пептизированных» частиц (d_п) максимально

Таблица 1 – Особенности коагуляции ГНК в зависимости от содержания в системе электролита (R_эл) с рН 3,50 (содержит 90% Al(H₂O)₆³⁺ и 10% Al(H₂O)₅(OH)²⁺)

Rэл	рН* системы	W·10^–2, см^–1·с^–1 при t = 0,5 мин	dср, нм
0	8,6	0	190
0,15	7,6	0	190
0,30	7,3	0	190
0,45	7,0	0	190
0,60	6,6	0	190
0,75	6,3	0	190
0,90	6,0	0	190
1,05	5,6	0	190
1,20	5,3	0	190
1,35	5,0	0	190
1,50	4,5	1,02	1600
3,25	4,0	2,18	2500
6,00	3,6	3,34	3150
8,00	3,3	4,56	4000
10,00	3,0	5,68	4200

приближаются к размерам частиц дисперсной фазы исходной ГМК (d₀), то есть выполняется условие d_п ≈ d₀. И, во-вторых, для «пептизированных» частиц коагуляционный процесс отсутствует и поэтому W = 0.

О протекании частичной пептизации коагулятов свидетельствуют следующие факты. Во-первых, в начальный момент времени, когда t = 0,5 мин, d_п ≈ d₀ и W = 0, а при t > 0,5 мин может происходить незначительное агрегирование «пептизированных» частиц, в результате чего d_п > d₀ и W > 0. И, во-вторых, возможен вариант, когда при t = 0,5 мин размер «пептизированных» частиц незначительно превышает размер частиц дисперсной фазы исходной ГМК, то есть d_п > d₀ и W = 0, а при t > 0,5 мин может происходить незначительное их агрегирование; однако размеры образовавшихся агломератов значительно меньше размеров коагулятов, образовавшихся в первой и во второй областях коагуляции ГМК.

Ниже приведены установленные нами особенности образования и свойства коагулятов, полученных в первой и во второй областях коагуляции нейт-

Таблица 2 – Особенности коагуляции нейтральной гидродисперсии ТМ и пептизации образовавшихся коагулятов в зависимости

от рН раствора электролита и содержания его в дисперсной системе (R_эл, мас. ч. /мас. ч. дисперсной фазы ТМ)

рН раствора электро-лита	Процессы, протекающие в системе	Диапазон изменения параметров
		ln Rэл	Rэл	при увеличении t от 0,5 до 60,0 мин
				рН* (снижение)	W·10^–2, см^–1·с^–1 (снижение)	dср, нм (повышение)
1,95	Коагуляция (первая область)	От –3,0 до –1,0	От 0,05 до 0,37	От 6,5 до 6,0	От 2,85 до 0,15	От 425 до 1000
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +0,5 до +1,5	От 1,65 до 4,48	От 5,5 до 4,0	От 3,95 до 0,25	От 880 до 1500
2,70	Коагуляция (первая область)	От –2,5 до –0,6	От 0,08 до 0,55	От 6,5 до 6,0	От 1,15 до 0,10	От 400 до 580
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +0,5 до 2,1	От 1,65 до 8,10	От 5,5 до 4,0	От 3,35 до 0,08	От 680 до 1230
3,50	Коагуляция (первая область)	От 2,0 до –1,0	От 0,14 до 0,37	От 6,5 до 6,0	От 0,76 до 0,12	От 220 до 510
	Пептизация коагулятов (частичная)	От –0,8 до –0,4	От 0,38 до 0,44	От 5,9 до 5,6	От 0,04 до 0	От 190 до 250
	Коагуляция (вторая область)	От +0,5 до +2,2	От 1,65 до 9,53	От 5,5 до 4,0	От 2,70 до 0,07	От 600 до 1000
3,75	Коагуляция (первая область)	От –1,8 до –0,9	От 0,17 до 0,39	От 6,5 до 6,0	От 0,70 до 0,03	От 270 до 460
	Пептизация коагулятов (полная)	От –0,7 до –0,2	От 0,40 до 0,50	От 5,9 до 5,6	0	190
	Коагуляция (вторая область)	От +0,5 до +2,5	От 1,68 до 12,2	От 5,5 до 4,0	От 1,32 до 0,10	От 415 до 700
4,30	Коагуляция (первая область)	От –1,5 до –0,8	От 0,22 до 0,45	От 6,5 до 6,0	От 0,62 до 0,02	От 220 до 320
	Пептизация коагулятов (частичная)	От –0,6 до –0,1	От 0,46 до 0,55	От 5,9 до 5,6	От 0,25 до 0	От 190 до 250
	Коагуляция (вторая область)	От +0,6 до +2,7	От 1,82 до 14,9	От 5,5 до 4,0	От 0,62 до 0,02	От 220 до 320
5,30	Коагуляция (первая область)	От –1,0 до –0,6	От 0,37 до 0,55	От 6,5 до 6,0	От 0,45 до 0,01	От 220 до 290
	Пептизация коагулятов (частичная)	От –0,4 до +0,1	От 0,56 до 0,67	От 5,9 до 5,6	От 0,07 до 0	От 190 до 240
	Коагуляция (вторая область)	От +0,7 до +2,8	От 2,01 до 16,4	От 5,5 до 5,3	От 0,45 до 0,01	От 220 до 290
6,80	Коагуляция (первая область)	От +0,4 до +5,0	От 54,6 до 148,4	От 7,2 до 6,8	От 0,40 до 0,01	От 225 до 280
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует
9,10	Коагуляция (первая область)	От +4,5 до +5,0	От 90,0 до 148,4	От 8,6 до 8,8	От 0,38 до 0,01	От 210 до 250
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует

Таблица 3 – Особенности коагуляции нейтральной гидродисперсии ТМВС-2 и пептизации образовавшихся коагулятов в зависимости

от рН раствора электролита и содержания его в дисперсной системе (R_эл, мас. ч. /мас. ч. дисперсной фазы ТМВС-2)

рН раствора электро-лита	Процессы, протекающие в системе	Диапазон изменения параметров
		ln Rэл	Rэл	при увеличении t от 0,5 до 60,0 мин
				рН* (снижение)	W·10^–2, см^–1·с^–1 (снижение)	dср, нм (повышение)
1,95	Коагуляция (первая область)	От –2,0 до 1,1	От 0,14 до 3,00	От 7,4 до 4,6	От 23,52 до 2,20	От 3240 до 4000
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует
2,70	Коагуляция (первая область)	От +0,8 до 1,2	От 0,16 до 3,32	От 7,4 до 4,6	От 18,04 до 1,63	От 2270 до 3780
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует
3,50	Коагуляция (первая область)	От –1,7 до –0,8	От 0,18 до 0,45	От 7,4 до 6,3	От 4,05 до 0,86	От 500 до 900
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +1,5 до +2,7	От 1,48 до 14,9	От 6,2 до 4,6	От 16,35 до 1.34	От 1570 до 2450
3,75	Коагуляция (первая область)	От –1,5 до –0,5	От 0,22 до 0,61	От 7,4 до 6,3	От 2,65 до 0,54	От 470 до 820
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +2,0 до +3,0	От 1,59 до 20,09	От 6,2 до 4,6	От 11,43 до 1,07	От 1420 до 2130
4,30	Коагуляция (первая область)	От –1,0 до 0	От 0,37 до 1,00	От 7,4 до 6,3	От 1,24 до 0,11	От 350 до 820
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +0,5 до +1,5	От 1,65 до 4,48	От 6,2 до 4,6	От 1,65 до 0,40	От 715 до 1085
5,30	Коагуляция (первая область)	От –0,3 до +0,3	От 0,74 до 1,39	От 7,4 до 7,1	От 4,63 до 0,10	От 1210 до 1630
	Пептизация коагулятов (частичная)	От +0,5 до +0,9	От 1,40 до 1,65	От 7,0 до 6,3	От 3,2 до 0	От 580 до 850
	Коагуляция (вторая область)	От +1,5 до +2,5	От 4,48 до 12,18	От 6,2 до 4,6	От 4,02 до 0,32	От 760 до 1210
6,80	Коагуляция (первая область)	От +0,2 до +0,8	От 1,22 до 2,23	От 7,2 до 7,1	От 1,12 до 0,21	От 530 до 780
	Пептизация коагулятов (частичная)	От +1,0 до +1,6	От 2,24 до 2,72	От 7,0 до 6,9	От 0,10 до 0	От 175 до 610
	Коагуляция (вторая область)	От +2,0 до +3,0	От 7,39 до 20,09	6,8	От 1,10 до 0,19	От 530 до 780
9,10	Коагуляция (первая область)	От +4,5 до +5,0	От 90,0 до 148,4	От 8,6 до 8,8	От 1,00 до 0,09	От 435 до 600
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует

Таблица 4 – Особенности коагуляции нейтральной гидродисперсии ЖМ и пептизации образовавшихся коагулятов в зависимости

от рН раствора электролита и содержания его в дисперсной системе (R_эл, мас. ч. /мас. ч. дисперсной фазы ЖМ)

рН раствора электро-лита	Процессы, протекающие в системе	Диапазон изменения параметров
		ln Rэл	Rэл	при увеличении t от 0,5 до 60,0 мин
				рН* (снижение)	W·10^–2, см^–1·с^–1 (снижение)	dср, нм (повышение)
1,95	Коагуляция (первая область)	От –3,0 до –1,0	От 0,05 до 0,37	От 7,5 до 5,7	От 1,70 до 0,06	От 250 до 665
	Пептизация коагулятов (частичная)	От –0,5 до +0,5	От 0,38 до 0,61	От 5,6 до 5,3	От 1,00 до 0,01	От 196 до 355
	Коагуляция (вторая область)	От +1,0 до +2,0	От 2,72 до 7,39	От 5,2 до 4,3	От 1,70 до 0,06	От 250 до 665
2,70	Коагуляция (первая область)	От -2,5 до –0,8	От 0,08 до 0,45	От 7,5 до 5,7	От 1.50 до 0,05	От 250 до 600
	Пептизация коагулятов (частичная)	От –0,4 до 0,6	От 0,46 до 0,67	От 5,6 до 5,3	От 0,78 до 0	От 196 до 320
	Коагуляция (вторая область)	От +1,1 до +2,1	От 2,82 до 8,17	От 5,2 до 4,3	От 1,50 до 0,05	От 250 до 600
3,50	Коагуляция (первая область)	От –1,8 до –0,2	От 0,17 до 0,82	От 7,5 до 5,7	От 1,45 до 0,04	От 320 до 565
	Пептизация коагулятов (частичная)	От +1,2 до +2,2	От 0,83 до 3,32	От 5,6 до 5,3	от 1,45 до 0,04	От 320 до 565
	Коагуляция (вторая область)	От –1,5 до –0,3	От 0,22 до 0,74	От 5,2 до 4,3	От 1,15 до 0,03	От 225 до 350
3,75	Коагуляция (первая область)	От –1,5 до –0,3	От 0,22 до 0,74	От 7,5 до 5,7	От 1,15 до 0,03	От 225 до 350
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +1,2 до +2,5	От 3,42 до 12,18	От 5,6 до 4,3	От 1,46 до 0,05	От 325 до 600
4,30	Коагуляция (первая область)	От –1,2 до +0,5	От 0,30 до 1,65	От 7,5 до 5,7	От 0,68 до 0,02	От 210 до 330
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +1,3 до +2,0	От 3,52 до 7,39	От 5,6 до 4,3	От 1,35 до 0,04	От 280 до 550
5,30	Коагуляция (первая область)	От –1,0 до 0	От 0,37 до 1,00	От 7,5 до 5,7	От 0,28 до 0,01	От 205 до 230
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	От +1,3 до +2,4	От 3,72 до 11,02	От 5,6 до 5,3	От 1,08 до 0,03	От 270 до 295
6,80	Коагуляция (первая область)	От 0 до +2,8	От 1,00 до 16,14	От 7,5 до 6,8	От 0,43 до 0.01	От 205 до 300
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует
9,10	Коагуляция (первая область)	От +0,5 до +3,1	От 1,65 до 22,20	От 8,4 до 8,5	От 0,18 до 0,01	От 200 до 230
	Пептизация коагулятов	Отсутствует
	Коагуляция (вторая область)	Отсутствует

тральных ГМК в зависимости от рН раствора электролита и содержания в нем форм ГСА.

При коагуляции нейтральной гидродисперсии ТМ, как видно из таблицы 2, в присутствии гидроксосоединений алюминия Al(H₂O)₆³⁺, введенными в систему с раствором электролита (рН 1,95), образуются разновеликие и крупнодисперсные коагуляты, имеющие размер 425 ≤ d_ср ≤ 1000 нм (первая область коагуляции при 0,05 ≤ R_эл ≤ 0,37) и 880 ≤ d_ср ≤ 1500 нм (вторая область коагуляции при 1,65 ≤ R_эл ≤ 4,48). При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляции процесса (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 2,85·10^–2 до 0,15·10^–2 в первой области коагуляции и от 3,95·10^–2 до 0,25·10^–2 во второй области коагуляции. В первой и во второй областях коагуляции система имеет рН* 6,0–6,5 и 4,0–5,5 соответственно. Однако область пептизации коагулятов отсутствует.

Применение раствора электролита с рН 2,70 (содержит 95% Al(H₂O)₆³⁺ и 5% Al(H₂O)₅(OH)²⁺) позволяет незначительно уменьшить размеры коагулятов, образовавшихся как в первой, так и во второй областях коагуляции. Однако область пептизации коагулятов также отсутствует.

Получено, что повышение рН раствора электролита от 3,50 (содержит 90% Al(H₂O)₆³⁺ и 10% Al(H₂O)₅(OH)²⁺) до 5,30 (содержит 10% Al(H₂O)₆³⁺, 40% Al(H₂O)₅(OH)²⁺, 40% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 10% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) приводит к уменьшению размеров коагулятов до 290–510 нм (первая область коагуляции) и до 220–290 нм (вторая область коагуляции). В первой (I) и во второй (II) областях коагуляции содержание в системе электролита должно находиться в пределах 0,14 ≤ R_эл ≤ 0,37 (I) и 1,65 ≤ R_эл ≤ 9,53 (II) при использовании электролита с рН 3,50 и в пределах 0,37 ≤ R_эл ≤ 0,55 (I) и 2,01 ≤ R_эл ≤ 16,40 (II) при использовании электролита с рН 5,30. При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) в первой области коагуляции уменьшается от 0,76·10^–2 до 0,12·10^–2 (рН 3,50) и от 0,45·10^–2 до 0,01·10^–2 (рН 5,30). При использовании растворов электролита с рН 3,50 и 5,30 рН* системы находится в диапазоне 6,0–6,5 (I) и 4,0–5,5 (II). При использовании растворов электролита с рН 3,50–5,30 в первой области коагуляции образуются пептизирующиеся коагуляты. Однако они пептизируются частично в том случае, когда используются растворы электролита с рН 3,50, 4,30 и 5,30. Полная пептизация коагулятов протекает только при использовании раствора электролита с рН 3,75 (содержит 88% Al(H₂O)₆³⁺ и 12% Al(H₂O)₅(OH)²⁺).

Применение раствора электролита с рН 6,80 (содержит 20% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 80% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) и рН 9,10 (содержит 60% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и 40% Al(H₂O)₂(OH)₄^–) приводит к тому, что коагуляция протекает только в одной области коагуляции. В этих случаях система должна содержать электролит в количестве 54,60 ≤ R_эл ≤ 148,40 (рН 6,80) и 90,00 ≤ R_эл ≤ 148,40 (рН 9,10). При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 0,40·10^–2 до 0,01·10^–2 при использовании раствора электролита с рН 6,80 и от 0,38·10^–2 до 0,01·10^–2 при использовании раствора электролита с рН 9,10.

Следует обратить особое внимание на особенности образования пептизирующихся коагулятов в первой области коагуляции этой ГМК. Нами установлено, что последующее добавление раствора электролита с рН 3,50–5,30 в количестве 0,38 ≤ R_эл ≤ 0,44 (рН 3,50), 0,40 ≤ R_эл ≤ 0,49 (рН 3,75), 0,46 ≤ R_эл ≤ 0,54 (рН 4,30) и 0,56 ≤ R_эл ≤ 0,66 (рН 5,30) в систему, содержащую коагуляты, образовавшиеся в первой области коагуляции, приводит к пептизации коагулятов. Однако коагуляты, образовавшиеся в присутствии форм ГСА, введенных с раствором электролита с рН 3,50, 4,30 и рН 5,30, пептизируются частично, в то время как при использовании раствора электролита с рН 3,75 (содержит 88% Al(H₂O)₆³⁺ и 12% Al(H₂O)₅(OH)²⁺) они пептизируются полностью.

При коагуляции нейтральной гидродисперсии ТМВС-2, как видно из таблицы 3, в присутствии Al(H₂O)₆³⁺, введенными в систему с раствором электролита (рН 1,95), образуются разновеликие и крупнодисперсные коагуляты, имеющие размер 3240 ≤ d_ср ≤ 4000 нм. При этом коагуляция протекает только в одной области, когда в системе присутствует электролит в количестве 0,14 ≤ R_эл ≤ 3,00 и она имеет рН* 4,6–7,4. При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 23,52·10^–2 до 2,20·10^–2. Нами установлено, что область пептизации коагулятов отсутствует.

Применение для коагуляции нейтральной гидродисперсии ТМВС-2 раствора электролита с рН 2,70–4,30 (содержит 85–95% Al(H₂O)₆³⁺, 5–12% Al(H₂O)₅(OH)²⁺ и не более 5% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺) позволяет уменьшить размеры коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции, от 3240–4000 нм (рН 1,95) до 2270–3780 нм (рН 2,70), 500–900 нм (рН 3,50), 470–820 нм (рН 3,75) и 350–820 нм (рН 4,30). Обращает на себя внимание то, что в системе, содержащей электролит с рН 2,70, коагуляция протекает только в одной области (рН*4,6–7,4, 0,16 ≤ R_эл ≤ 3,32 и 1,63·10^–2 ≤ W ≤ 18,04·10^–2); при увеличении t от 0,5 до 60,0 мин размеры коагулятов повышаются от 2270 до 3780 нм

При использовании растворов электролита с 3,50, 3,75 и 4,30 коагуляция гидродисперсии ТМВС-2 протекает в двух областях, однако область пептизации коагулятов отсутствует. В первой области коагуляции система содержит электролит в количестве 0,18 ≤ R_эл ≤ 0,45 (рН 3,50), 0,22 ≤ R_эл ≤ 0,61 (рН 3,75) и 0,37 ≤ R_эл ≤ 1,00 (рН 4,30), а во второй области коагуляции содержание электролита находится в пределах 1,48 ≤ R_эл ≤ 14,90 (рН 3,50), 1,59 ≤ R_эл ≤ 20,09 (рН 3,75) и 1,65 ≤ R_эл ≤ 4,48 (рН 4,30). Получено, что при повышении рН раствора электролита от 3,50 до 4,30 снижается скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) от 4,05·10^–2 до 1,24·10^–2 в первой области коагуляции и от 16,35·10^–2 до 1,65·10^–2 во второй области коагуляции.

При использовании для коагуляции гидродисперсии ТМВС-2 раствора электролита с рН 5,30 (содержит 10% Al(H₂O)₆³⁺, 40% Al(H₂O)₅(OH)²⁺, 40% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 10% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) образуются коагуляты, имеющие размер 1210–1630 нм в первой области коагуляции и 760–1210 нм во второй области коагуляции. При этом система должна содержать электролит в количестве 0,74 ≤ R_эл ≤ 1,39 (первая область коагуляции) и 4,48 ≤ R_эл ≤ 12,18 (вторая область коагуляции). При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 4,63·10^–2 до 0,10·10^–2 в первой области коагуляции (I) и от 4,02·10^–2 до 0,32·10^–2 во второй области коагуляции (II). При использовании этого раствора электролита рН* системы находится в диапазоне 7,1–7,4 (I) и 4,6–6,2 (II). Установлено, что при использовании раствора электролита с рН 5,30 в первой области коагуляции образуются пептизирующиеся коагуляты. Однако процесс пептизации протекает частично.

Получено, что применение раствора электролита с рН 6,80 (содержит 20% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 80% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) и рН 9,10 (содержит 60% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и 40% Al(H₂O)₂(OH)₄^–) приводит к тому, что в первом случае коагуляция протекает в двух областях, а во втором случае – только в одной области. При этом в системе присутствует электролит с рН 6,80 в количестве 1,22 ≤ R_эл ≤ 2,23 в первой области коагуляции и 7,39 ≤ R_эл ≤ 20,09 во второй области коагуляции или электролит с рН 9,10 в количестве 90,00 ≤ R_эл ≤ 148,40. При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляции (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 1,12·10^–2 до 0,21·10^–2 при использовании электролита с рН 6,80 и от 1,00·10^–2 до 0,09·10^–2 при использовании раствора электролита с рН 9,10.

Следует обратить особое внимание на особенности образования пептизирующихся коагулятов в присутствии форм ГСА, введенных с раствором электролита с рН 5,30 (содержит 10% Al(H₂O)₆³⁺, 40% Al(H₂O)₅(OH)²⁺, 40% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 10% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰). Нами установлено, что последующее добавление в систему электролита в количестве 1,40 ≤ R_эл ≤ 1,64 (рН 5,30) приводит к пептизации коагулятов. Установлено, что коагуляты имеют размер в пределах 1210–1630 нм и пептизируются только частично, так как «пептизированные» частицы имеют размер около 580 нм, в то время как частицы дисперсной фазы исходной ГМК имеют средний диаметр d₀ = 175 нм.

При коагуляции нейтральной гидродисперсии ЖМ, как видно из таблицы 4, в присутствии Al(H₂O)₆³⁺ (присутствуют в растворе электролита с рН 1,95), образуются коагуляты, имеющие размер 250 ≤ d_ср ≤ 665 нм в первой области коагуляции при 0,05 ≤ R_эл ≤ 0,37 и такие же размеры во второй области коагуляции при 2,72 ≤ R_эл ≤ 7,39. При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляционного процесса (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 1,70·10^–2 до 0,06·10^–2, как в первой, так и во второй областях коагуляции. Получено, что в первой и во второй областях коагуляции система имеет рН* 5,7–7,5 и 4,3–5,2 соответственно. Однако пептизация коагулятов протекает только частично.

Применение раствора электролита с рН 2,70 (содержит 95% Al(H₂O)₆³⁺ и 5% Al(H₂O)₅(OH)²⁺) позволяет незначительно уменьшить размеры коагулятов, образовавшихся как в первой, так и во второй областях коагуляции этой ГМК. Однако область пептизации коагулятов отсутствует.

При повышении рН раствора электролита от 3,50 (содержит 90% Al(H₂O)₆³⁺ и 10% Al(H₂O)₅(OH)²⁺) до 5,30 (содержит 10% Al(H₂O)₆³⁺, 40% Al(H₂O)₅(OH)²⁺, 40% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 10% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) размеры образовавшихся коагулятов уменьшаются до 320–565 нм в первой области коагуляции и до 225–350 нм во второй области коагуляции. В первой (I) и во второй(II) областях коагуляции содержание в системе электролита находится в пределах 0,17 ≤ R_эл ≤ 0,82 (I) и 0,22 ≤ R_эл ≤ 0,74 (II) при использовании электролита с рН 3,50 и в пределах 0,37 ≤ R_эл ≤ 1,00 (I) и 3,72 ≤ R_эл ≤ 11,02 (II) (рН 5,30). При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляции (W, см^–1·с^–1) в первой области коагуляции уменьшается от 1,45·10^–2 до 0,04·10^–2 (рН 3,50) и от 0,28·10^–2 до 0,01·10^–2 (рН 5,30). При использовании растворов электролита с рН 3,50 и 5,30 система имеет рН* 5,7–7,5 (I) и 5,3–5,6 (II). Получено, что при использовании растворов электролита с рН 3,50–5,30 в первой области коагуляции образуются непептизирующиеся коагуляты.

Получено, что применение раствора электролита с рН 6,80 (содержит 20% Al(H₂O)₄(OH)₂⁺ и 80% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰) и 9,10 (содержит 60% Al(H₂O)₃(OH)₃⁰ и 40% Al(H₂O)₂(OH)₄^–) приводит к тому, что коагуляция протекает только в одной области. При этом система содержит электролит в количестве 1,00 ≤ R_эл ≤ 16,14 (рН 6,80) и 1,65 ≤ R_эл ≤ 22,20 (рН 9,10). При увеличении t от 0,5 до 60,0 мин скорость коагуляции (W, см^–1·с^–1) уменьшается от 0,43·10^–2 до 0,01·10^–2 при использовании раствора электролита с рН 6,80 и от 0,18·10^–2 до 0,01·10^–2 при использовании раствора электролита с рН 9,10.

Следует обратить особое внимание на особенности образования пептизирующихся коагулятов в первой области коагуляции нейтральной гидродисперсии ЖМ в присутствии форм ГСА, введенными с раствором электролита с рН 1,95–3,50. Нами установлено, что последующее добавление в систему раствора электролита с рН 1,95–3,50 в количестве 0,38 ≤ R_эл ≤ 0,60 (рН 1,95), 0,46 ≤ R_эл ≤ 0,66 (рН 2,70) и 0,83 ≤ R_эл ≤ 3,33 (рН 3,50) приводит только к частичной пептизации коагулятов.

Таким образом, при использовании раствора электролита с рН 1,95–5,30 коагуляция нейтральных ГМК протекает в двух областях, а при использовании раствора электролита с рН 6,80–9,10 – только в одной области. При этом коагуляты, образовавшиеся в первой области коагуляции, пептизируются полностью или частично. Однако в некоторых случаях процесс пептизации коагулятов, образовавшихся в первой области коагуляции, отсутствует. Получено, что при коагуляции нейтральных ГМК в первой и во второй области коагуляции образуются коагуляты, отличающиеся размером и способностью пептизироваться.

Литература:

1. Черная Н. В., Эмелло Г. Г., Ламоткин А. И. Влияние основных солей алюминия на кинетику быстрой коагуляции гидродисперсии модифицированной канифоли // Вести Национальной академии наук Беларуси. Серия хим. наук. – 2005. – № 4. – С. 106–112.

2. Назаренко В. А., Антонович В. П. Невская Е. М. Гидролиз металлов в разбавленных растворах. – М.: Атомиздат, 1979.

3. Черная Н. В., Эмелло Г. Г., Ламоткин А. И. Влияние форм гидроксосоединений алюминия на закономерности процесса электролитной коагуляции канифольной эмульсии ТМВС-2Н // Сб. тр. БГТУ: Химия и технология органических веществ. – Мн.: БГТУ. – 2003. – Вып. XI. – Серия IV. – С. 55–59.

4. Цюрупа Н.Н. Практикум по коллоидной химии. – М.: высшая школа, 1963. – 163 с.