Idea Transcript
КОНТРОЛЬНЫЙ ЛИСТОК СРОКОВ ВОЗВРАТА КНИГА ДОЛЖНА БЫТЬ ВОЗВРАЩЕНА НЕ ПОЗЖЕ
МОСКОВСКИЙ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ (МАДИ)
УКАЗАННОГО СРОКА Колич. пред, выдач.
Кафедра химии
Утверждаю Зав. кафедрой профессор
2010г.
А.А.ЛИТМАНОВИЧ,
РАСТВОРЫ
О.Е.ЛИТМАНОВИЧ
ПОЛИМЕРОВ
Методическое пособие для студентов специальности "Инженерная защита окружающей среды"
ШЯИОТЕКИ
МОСКВА 2010
УДК 54-126 ББК24.7
Л64
До
50-х
годов
(высокомолекулярных
XX
века
соединений)
физико-химия была
предметом
полимеров коллоидной
химии, а растворы полимеров рассматривали как лиофильные золи. Выделение
Л64
Литманович,
А.А.,
пособие / А.А. Литманович,
Растворы
полимеров:
О.Е. Литманович;
МАДИ. -
учеб.-метод, М., 2010. - 68
химии
случае
данном
пособии
растворов
рассмотрены
полимеров полимерных
интерполимерных
(как гелей,
основные
особенности
неионогенных, а
также
комплексов
соединений,
определения
широко
молекулярных
массы, семь
размеров
лабораторных
-
так
и
закономерности нового
класса
используемых
характеристик
макромолекул работ
(в
в
том
при
по
для
-
по
с
изучающих
"Инженерная
курс
защита
них
в
самостоятельную
того,
диспергировано до
что
в
сути
Такой -
веществ).
молекул
по
(как
и
в
Однако молекулы
большие
двойственный
истинные,
область
действительности
растворы, т.е. растворенное отдельных
низкомолекулярных
имеют
с размером частиц дисперсной фазы
системах. (по
1.1.
размеры (1 -
-
-
100 нм) в
характер,
размерам
растворов
коллоидные)
к рассморению
которых
Термодинамика растворов полимеров
Растворимость свойство.
Вспомните
его можно рассчитать
студентов,
специальности
полимеров
доказательством
полимеров - это истинные в
растворов
(макромолекулы)
сопоставимые коллоидных полимеров
обуславливает целый ряд их особенностей, мы и переходим.
1. Растворы неионогенных полимеров
полимеров растворе),
числе
полимеров в водоочистке). предназначено химия"
физико-химии
связано
растворы вещество
с.
полимеров В свойств
полиэлектролитов); образования
высокомолекулярных
решении экологических проблем. Приведены сведения об основных методах
(молекулярной предложены применению
Пособие
Аналогичное
любого
вещества
понятие
-
его термодинамическое
произведение
растворимости
из стандартных термодинамических
понятие
есть
поверхностно-активных
окружающей среды".
концентрация
"Коллоидная
и
в
коллоидной
мицеллообразования веществ
химии:
(ККМ)
(ПАВ).
Если
(ПР):
величин.
критическая
в
растворах
концентрация
ПАВ
ниже ККМ, то раствор истинный, в нем существуют только молекулы
УДК 54-126 ББК
24.7
мицеллы.
появляются
выше,
ПАВ;
если
Зададимся растворов
то
раствор ККМ -
вопросом:
становится
тоже
существует
коллоидным,
термодинамическое ли
аналогичное
в
нем
свойство.
понятие
для
полимеров? Решеточная модель
Основоположником
Московский автомобильно-дорожный государственный
теории
Флори-Хаггинса
растворов
полимеров
по
праву
можно считать американского физико-химика Флори*.
технический университет (МАДИ), 2010
* Флори Пол Джон (родился в 1910
г а США) - американский физико-химик, один из
создателей теории поликонденсации. За труды в области теоретической и экспериментальной физической химии макромолекул удостоен Нобелевской премии в 1974 г.
Значение значением для
работ
Флори
в
области
полимеров
сравнимо
со
работ Ньютона для классической механики, Эйнштейна -
релятивистской,
теории
Евклида
- для
поликонденсации,
макромолекул, Одна
которой
геометрии.
Работы
конформационной
Флори по статистике
растворам полимеров стали классикой науки.
из замечательных
- рассмотрение узел
молекулой
быть
ведь
в
Подход
а
занят
Вы
либо
скажете,
жидкости
Флори
нет
вполне
идеализированная потом
звеном что
полимера,
это
-
дальнего в
духе
система,
оказывается,
что
очень
либо
а
Ф
-
до
1
узлов
-
доля
решетки, узлов,
занятых
занятых
называется
основной
объемной
способ
долей
выражения
Не
общие куда-то
звеньями
молекулами
что Ф - безразмерная величина,
и
она может
полимера
в
концентрации
стоит
изменение
смешаем то
должно
Д1000 будет
уже
пора
переходить
в
концентрированную
фазу,
а
более
клубки набухают в несколько раз. коротким Далее,
если
в
хорошем
растворителе
-
еще
растворителя
нет.
Значит,
концентрированный
раствор
будет
гетероконтакты обогащен
выгоднее, то молекулы
высокомолекулярными
фракциями
полимера,
а
чувствуют себя лучше, чем в разбавленный - низкомолекулярными.
идеальном растворе, и менее охотно выходят в газовую фазу, что и Итак,
если
после
добавления
каждой
порции
осадителя
обуславливает отрицательные отклонения от закона Рауля. отбирать
концентрированный
раствор,
а
следующую
порцию
Логику последних двух абзацев несложно применить к плохому осадителя растворителю,
обосновав
положительные
отклонения
от
добавлять
к
разбавленному
раствору,
то
исходный
закона
образец
13 12
полимера можно разделить на фракции (части) с разными
молекулярными
массами.
фракционированием описанный
методом
процесс можно
полимер и добавлять
Такой дробного
проводить
и
процесс осаждения. наоборот:
фракции.
полное
Этот
метод
называется Естественно, твердый
осаждение коротких цепей
все более и более фракционирования
дробного растворения.
неудобством на
брать
к нему порциями термодинамически хороший
растворитель - тогда в раствор будут переходить высокомолекулярные
будет называться методом Большим длительность:
описанного
разделение
процесса
фаз
является
требуется
его
несколько осаждение
суток
(не
фракций,
забудьте
умножить
это
время
на
число
ведь порции осадителя или растворителя
последовательно). осадителя
Но
сначала
нет
быстро
концентрированного медленно
худа
Эмульсия
в
добра.
этом
выделяемых
из
система,
она
Мутность
плотность титровать то
т.е.
полимера
(1игЬШу) можно
в видимой области раствор
можно
преобразовать
в
длинных
Рис.1.3. Кривая турбидиметрического титрования
затем метод
опалесцирует,
мутной, чем больше
раствор.
если
мутность,
можно
мл осадителя
добавлении микрокапелек
которая
основан
позволяющий
1.2. Разбавленные растворы полимеров Решеточная предположения,
ММР полимера (рис. 1.3).
коллоидная
Следовательно, измерять
кривую
цепей
надо добавлять
При
эмульсия
разбавленном,
На
титрования,
определять
-
в концентрированный
например, как оптическую
О.
и
без
образуется
раствора
расслаивается.
турбидиметрического экспериментально
является мутной, причем тем более перешло измерить, спектра
осадителем
полимера
получить
кривую
что
интегральное
ММР.
модель звенья
Флори-Хаггинса полимера
исходит
распределены
в
из
растворе
равномерно. Это предположение справедливо в случае достаточно концентрированных переплетены. то
(полуразбавленных)
Но если
используемое
физический
раствор
понятие
растворов,
когда
полимера разбавить очень
"объемная
доля
полимера"
клубки сильно,
потеряет
смысл как универсальный параметр состояния системы
(раствора). Посмотрите
турбидиметрического титрования (см. рис. 1.3). Эту
раствора
на
локальная
Попробуйте сообразить, как это сделать.
на
ячейки
рис.
с
1.4:
если
мы
размером порядка
концентрация
полимера
разделим 2Кд,
(Флок)
то
весь
в одних
окажется
объем ячейках
нулевой,
а
в
других - ненулевой, равной объемной доле полимера внутри клубка. Поэтому
в дальнейшем
мы будем пользоваться
в основном
просто весовой концентрацией с (г/л, г/дл, г/смЗ).
14
-
это
раствор
самопроизвольный мембрану,
перенос
разделяющую
вещества два
через
Рис. 1.5. Схема осмоса и проявления осмотического давления
Если
раствор
полимера
или
Где
раствор
мембрана
собой
концентрация -
там
очень
и
чистый
пропускает
мелкое
растворитель
только
к
За
чем
счет -
растворителя
в
этого
расти
в
осмоса в
растворе.
чистой
жидкости
-
чистом Именно
("Где
процесса раствор
до
тех
эмиграции. Смысл
пор,
пока
%~
то
его
осмотическое
"
(17)
(в
молекулы
растворенного вещества,
"сито"). Причина
потенциала
с его значением
растворителя будут стремиться в раствор меньше,
нет.").
уровень
ж
начнет
давление
(равное осмотическому давлению) не уравновесит
молекул
идеальный,
давление
раствора П =
концентрации случае
и не пропускает молекулы
представляет
химического
превышение
их
нас
лучше?
его
раствора
малых
15
Л/1
полупроницаемая мембрана
растворитель
Рис. 1.4. Схематическое изображение разбавленного раствора полимера
Осмотическое давление Осмос
полупроницаемую различной последнем
растворителя т.е
по сравнению
растворителе
поэтому малые молекулы -
а
разбавляться, столба тягу
понятия "осмотическое
давление" ясен из рис. 1.5.
где с выражено в г/л, а №=0,082 л-атм / (моль-К). Это уравнение состояния похоже
на
"идеальный раствора
уравнение раствор
П
поймете,
-
идеального
состояния
идеальный
в
газа
р"
из
как две капли
газа.
"осмотическое точны.
Аналогии
стоит
полимера.
полимера
давление
Обдумав
справа
масса
раствора
методов
раствора
идеального
газ" и очень
знаменателе
молекулярная
давления
одним
молекулярной
-
давление
почему
среднечисленная осмотического является
Для ввести
в
определения
их,
Вы
именно
Измерение
0-растворителе
среднечисленной
массы полимеров (осмометрия).
перехода от идеального раствора к реальным необходимо
в
уравнение
взаимодействия.
В
состояния случае
поправки
реальных
на
газов
межмолекулярные мы
делали
это
с
помощью
двух
16
параметров уравнения
растворов воспользуемся
Ван-дер-Ваальса,
в
случае
вириальными коэффициентами. Каждую
функцию (в нашем случае зависимость П / ИГ от с) вблизи любой ее точки
(вблизи
с=0,
так
как мы рассматриваем очень
разбавленные
С
*)
/4
О \'
Г\
™• *Т) *|
/ т | С т" /\)С
понятием
процессов
Вязкость
(у, 1/с),
в
17
растворов
"вязкость" (г/}
переноса
пропорциональности сдвига
растворы) можно представить в виде многочлена
мы уже
полимеров встречались
курсе физической
химии: это
при
и выше как
уравнения
состояния
в многочлене
мало
с
).
(1.8),
идеального
раствора
что
поправка
на
V
*
Для
суспензии
взаимодействующие
малы,
справедливо
межмолекулярные
Эйнштейновских друг
с
другом
частиц
и
жидкой
(жесткие, средой
растворе
второго
угла
учитывается
вириального состояния
то
из
наклона
с
выразим
не
(1.12)
помощью
коэффициента
реального
где г]О - вязкость
А2.
раствора
среды;
Практически
в
жидкостями,
их
1] = КхМа используя соответствующие
ФАЗОВЫЕ ДИАГРАММЫ РАСТВОРОВ ПОЛИМЕРОВ
в водных растворах при 25° С, приведенные ниже: ПЭО - вода: К = 2.4x10-4, а=0.73, ПВПД - вода: К = 1.4x10-4, а=0.70, ПВС - вода: К = 2.0x10-4, а=0.77 Сравните
преподавателю). определите, является
полимера
при
(известным
уравнении
растворитель с нижней критической
температуре
температурой растворения
(НКТР)полимера
(2) В
растворителем
данной
качестве
раствор
системы,
полиэтленоксида
характеризующейся
(ПЭО) в
водном
НКТР,
растворе
выбран сульфата
34
полимера
фазовой диаграммы взята фракция ПЭО с молекулярной массой М
задает
натрия
(Ыа25О4) с концентрацией соли 0.4 моль/л. Для
= 4x104 (1)
3.3
и приготовлены
(2),
5.7
температуре
(3), все
8.6
получения
растворы с концентрациями полимера 1.0
(4),
10.0
растворы
(5)
и 17.5 (6)
прозрачны,
с
пронумерованными
раствор полимера,
(снабженный
не
ампулами
термометром) и начните
температуры
наблюдается
появления
нагрев,
Тф.р
пробирку
с
С
ПЭО
в в
в
виде
(г
с
/
дл),
данной
каком
с
узким
ММР,
35
необходимые
для
мере
М фракции ПС
которой
С, г /л
работы,
27.5
28.1
3.0
28.2
2.0
27.8
1.0
26.1
1.0
27.4
27.0 27.5
24.7
2.0
25.9
5.0
26.7
4.0
26.5
4.0
25.7
3.0
5.0
26.3
6.0
25.8
3.0
160000
будет
растворителе
по
и
увеличения
выбрана
для 8 фракций
выполнения
в табл. 1.5.
№ фракции ПС
составом
203000
3 зависимости из
молекулярной фазовой
направлении
данном
раствора
130000
5
9-температуры
циклогексан,
24.8
24.0
4.0
24.7
7.0
25.0
6.0
25.6
5.0
25.0
4.0
24.2
6.0
24.4
24.0
8.0
24.5
7.0
система
характеризующаяся полимера
прилагаются
фазового
4.0
2.0
помутнения
соответствющим
представляется полимера
раствора
натрия. На полученной
стрелкой, полимера
-
растворения
задаче
температурам
4
0.5
362000
271000
2
фазового расслоения
заметного
3.0
разных концентраций в процессе нагревания термостата.
определения
из термостата в свободный штатив.
диаграмма
концентрации
Тф.р.(°С). от
для
покажите НКТР
концентрация
определения (ПС)
температурой
по
Т ° Р I ф.р. , ^
3
2
1
(пробирками),
поместите в прозрачный водяной наблюдая
термостат
т.е.
преподаватель. Экспериментальные данные
приведены
Таблица 1.5
г/дл. При комнатной
т.е.
1
признаков фазового расслоения. Штатив содержащими
получения
за появлением помутнения в той или иной пробирке. Для фазовой диаграммы определите температуры (Тф п), растворов После
сразу перенесите Фазовая
НКТР
определяется
массой в 0.4М растворе сульфата
4 диаграмме смещаться критическая
молекулярной массы полимера.
5.0
2. Фазовая диаграмма системы полимер - растворитель с верхней критической температурой растворения (ВКТР) и определение 0-температуры Для полистирол критической
расчетно-графической данные
(ВКТР).
верхней К каждой
экспериментальные
расслоения
(Тф.р.,°С
)
в
растворах разной концентрации (С, г/дл) минимум для 4-х фракциий ПС
с
разными
молекулярными
массами (М),
которые
выбирает и
57600
8
66600
7
77300
6
2
1
36 37 Продолжение табл. 1.5 3 4.5
4 19.3
содержащие
20.0
5.0
Полимерные
20.1
8.5
21.5
7.5
21.8
6.5
21.3
5.5
С знакомы
2. Растворы полиэлектролитов 2.1. Классы полиэлектролитов обычными из
курсов
эта
(Ткр
на
одном
от С, г/дл
или
внимание,
графике
) для
ВКТР)
всех
для
по мере
линейна,
полистиролсульфокислота
20.2
7.5
сульфокислотные группы
19.6
6.5
19.1
5.5
20.0
9.0
20.5
8.0
20.7
7.0
20.2
6.0
увеличения
фракции
диаграммы
критической полимера.
молекулярной
как это следует
полистирола
в
(низкомолекулярными)
19.8
8.5
фазовые
заданных преподавателем
из них значения каждой
как изменяется ВКТР полимера и критическая
раствора
массы
и убедитесь,
из уравнения
циклогексане.
(1.4)
Объясните
повторяющемся полиоснований Приведем
звене тоже
некоторые
Сильные
-
это тоже
и
электролитами органической
кислоты,
основания
функциональные
макромолекулы.
есть
сильные
и
группы
Среди
слабые
Вы
химии. и соли,
в каждом
поликислот
и
полиэлектролиты.
примеры.
поликислоты.
Это
макромолекулы,
содержащие
-ЗО3Н: поливинилсульфокислота (ПССК).
У
сильных
(ПВСК),
поликислот
показатель константы кислотности рКа составляет 1 - 2. Слабые
поликислоты. группы
полиметакриловая
Это
-СООН:
кислота
макромолекулы, полиакриловая
(ПМК).
У
содержащие
кислота
слабых
(ПАК),
поликислот
рКа
составляет 4 - 6 . Сильные
полиоснования. Это (кватернизованные)
макромолекулы,
константы
ионены) и гидроксогруппы ОН". Показатель
азота
четвертичные
атомы
содержащие
>М+<
(например,
диссоциации
рКь таких полиоснований составляет 1 - 2. Слабые
график зависимости 1ЯКр от 1 / М°'5
зависимость
ее к 1 / М ° 5 = О (т.е. к бесконечно большой
массе данного полимера) найдите значение 1 / 9 и 8раствора
неорганической
электролиты
соответствующие
19.4
9.5
карбоксильные Постройте (зависимости Тф.р
значений М фракций ПС и определите температуры Обратите
концентрация полимера.
Постройте что
(стр. 9). Экстраполяцией молекулярной температуру
физический смысл 6-температуры.
полиоснования.
Это
макромолекулы,
содержащие
первичные (-NN2), вторичные (-МН-) и третичные (-!^< ) атомы азота: поливиниламин
(ПВАм),
полиэтиленимин
полидиметиламиноэтилметакрилат степени
замещения
атома
(ПДМАЭМ).
азота
рК0
В
(ПЭИ),
зависимости от
слабых
полиоснований
составляет 4 - 8 . Полимерные соли. Это продукты взаимодействия поликислот с низкомолекулярными
основаниями
низкомолекулярными
кислотами.
полиэлектролитами электролитами подвержены
и
и
Соли,
полиоснований
образованные
сильными
(кислотами
гидролизу,
и
или их
с
сильными
низкомолекулярными
основаниями),
растворы
практически
имеют
нейтральный
не рН.
Примером
таких
солей
39 38
стиролсульфокислоты. И то, и другое, следовательно, легко можно являются
широко
распространенные регулировать.
-
винилпиридинийметилсульфат
(например,
полимерные
флокулянты
поли-1,2-диметил-5РОЕ
КФ,
-
это
полистиролсульфонат
характеристика
ионита,
она
в мг-экв. ионов, которые способен удержать 1 г сухого
натрия (ПССМа). ионообменника.
слабыми
полиэлектролитами подвергаются
Очевидно
ли
Вам,
что
РОЕ
ионитов
на
основе
и сильными сильных
электролитами,
сорбционная
поли-диметил-диаллилвыражается
аммонийхлорид - ВПК),
Соли, образованные низкомолекулярными
гидролизу
поликислот и полиоснований не зависит от рН, а на основе
и слабых - зависит? Как?
имеют
соответствующий
рН
(полиакрилат
натрия
-
щелочной, Диссоциация полимерных кислот
и оснований
гидрохлорид полиэтиленимина - кислый). Равновесие Мы
перечислили
полиэлектролиты
и
их
свойства,
при
диссоциации
(ионизации)
слабой
которые низкомолекулярной кислоты
вполне
аналогичны
низкомолекулярным
электролитам.
Однако А Н О Н + + А-
полиэлектролиты
очень
сильно
отличаются
'
(2.1)
от низкомолекулярных описывается уравнением
электролитов,
но об этом - позже. ее
Среди существуют
полиэлектролитов, два
класса
кроме
веществ,
не
перечисленных имеющих
классов,
аналогов
1-«
среди где
низкомолекулярных
а
-
степень
диссоциации.
группы,
Это
способные
макромолекулы,
диссоциировать
полимерная так
и
все белки.
цепь
содержащие
по
основному
может
положительные
Специфические
в
своей
типу.
приобретать
заряды.
К
особенности
этому
,
(2.2)
рКа
прямо
связана
с
изменением энергии Гиббса при ионизации: рКв
В как
классу
полиамфолитов
ниже. Это
сшитые
(кислотные
Вам
Кривая титрования в
координатах
2.1,
прямая
процессах:
полимеры,
группы
-
применяются в
(обессоливании)
эти смолы,
если
полимер
содержащие
в
как
(РОЕ)
смеси
дивинилбензол,
-
и
правило,
реакционной и
(катионообменник),
то
частота
концентрацией дивинилбензола,
емкость
а
концентрацией
= 0,434 АСа/КТ.
(2.2),
означает
дает
(2.3)
горизонтальную линию
(и Вы должны это
химии),
что
кислоты
помнить
константа
не
зависит
от
(рис.
из курса
диссоциации степени
ее
нейтрализации.
катионообменники,
Эти вещества
водоочистке
Получают Так,
стиролсульфокислота
сшитый
определяется
обменная
низкомолекулярной кислоты, обработанная
уравнения
1). Это
неорганической низкомолекулярной
смолы.
группы
знакомых
сополимеризации. стирол,
будет
которого
Величина
соединений.
Полиамфолиты.
цепи как группы, способные диссоциировать по кислотному типу, так и
результате
отрицательные, относятся
рассматриваются
Ионообменные ионогенные
основные группы - анионообменники). уже
ионообменной хроматографии. реакцией
присутствуют продуктом сшивки
равновесная
Кривая
2
полимерной
на
том
с
тем,
что
на
рис.
Видно,
2.1
соответствует
что
по
мере
следующему
отрицательно
рисунке
величина
(рК растет). Это
протону
заряженной
ЛрК
составляющей
связана,
энергии
титрованию
нейтрализации
диссоциации уменьшается
каждому
от все сильнее
Показанная
же
кислоты.
поликислоты константа связано уходить
электростатической энергией,
все
труднее
макромолекулы.
таким
образом,
Гиббса
4Се/
которую надо затратить, чтобы увести протон
с
(т.е.
из сферы
притяжения отрицательно заряженной макромолекулы):
40
(2.4)
41
Осмотическое давление растворов
полиэлектролитов
При диссоциации лол^электролита число малых ионов гораздо больше,
чем
ма/фоионов.
раствора полиэлектролита свободных
противоионов
растворенных частиц Следовательно, степень
Поэтому
осмотическое
давление
определяется только концентрацией (рис.
2.2а)
вне зависимости измерение
диссоциации
полиэлектролитов) или (для сильных
П
(П
зависит
от
ст
- концентрация
числа
от их размера).
дает
возможность
полиэлектролита степень
полиэлектролитов
а
определить
(для
слабых
связывания противоионов /? =
1-а
- солей):
П / с т Я Г = а = 1-/7,
где
раствора
(2.5)
полиэлектролита,
выраженная в
осново-моль /л (осново-моль - это моль мономерных звеньев). Концентрация
Рис. 2.1. Кривые титрования в координатах уравнения (2.2) для низкомолекулярной кислоты (1), поликислоты (2) и поликислоты с компактной
полиэлектролита
свободных
противоионов
в
растворе
- это ста, а в растворе сильного
слабого
полиэлектролита
вторичной структурой (3)
Таким
образом,
соответствующего диссоциации 0).
Вся
кривая
2
начинается
со
значения
ее
кислотной группы на макромолекуле (при а =
между
этой
энергией
кривой Гиббса
и для
прямой
1
определяется
полностью
заряженной
поликислота обладает компактной вторичной структурой,
кривая 2
Процесс
рКХдр,
характеристической константе диссоциации, т.е.
первой
площадь
электростатической
что
осмоса, как
молекулы
титрования и
3
соответствует
определяет
линии
3.
изменение
перехода
такой
Площадь энергии
поликислоты
между
рКа
описывается
так
же
с
стороны
не
могут).
В
на
рис. 2.2а,
переходят
результате
заряжаются
в
заключается
через
растворы
разноименно
и
(потенциал
эффекта).
на
в том,
мембрану
по
обе
справа
стороны
мембране -
от
возникает по
потенциал
имени
тормозит
мембрану.
полиэлектролита соль
(рис.
неравенстве
Доннана
Возникающий
противоионов через помимо
низкомолекулярная проявляется
точно
на р/0> (поэтому на рис. 2.1 указано просто
потенциал
первооткрывателя диффузию Если
Гиббса из
состояния в статистический клубок. полиоснований
величины
видно
растворителя
налево, а противоионы - слева направо (макроионы через мембрану пройти
мембраны
электрический
макромолекулы. Если то
кривыми
конформационного структурированного Диссоциация заменой
в
растворе
2.26),
то
концентраций
присутствует
эффект
малых
и
Доннана
ионов
по
обе
мембраны: концентрация ионов, заряженных одноименно с
макроионом
(коионов),
концентрация
рК).
ионов,
слева
станет
заряженных
меньше,
разноименно
чем с
справа,
макроионом
(противоионов) - больше.
42
рвязано Ф
принцип
(исключение не только
ею
коионов
к мембранному
объема
противоположно большом
уравнению
в
и
с тем,
что
закон
при
и
43
разбавлении
разбавления
как
и
в
случае
увеличивается
одноименно
размера клубка
приведенная
заряженных
(разворачиванию),
вязкость.
Такой
эффект
набухание".
полиэлектролитов
вязкость.
диссоциации растет
следовательно,
Отталкивание
к увеличению
зависит
для
степень
Оствальда,
электролитов),
макромолекулы.
которого
"полиэлектролитное этого
характеристическую
т.е.
главе
заряженные
низкомолекулярной его раствор
раствора 1),
поэтому
определить
его
в
соли
начинает
неионогенномго этих
условиях
молекулярную определить
растворов
диэлектрической
строя
не
в
зависимость
"работает"
связывание
равновесию, но
одноименно
Измерив,
массу
а
в
для
1/77/ур
сильного
что
1,8,
(0,415
т.е.
В
°т
некоторых
°'5-
с
трудно
определить
случаях
В частности,
полиэлектролита
образом,
[гЦ
параметр этот
присутствии М
раствор
подавляется идеального раствор
и
для
а
в
полимер
воде
это
можно
это уравнение
- полифосфата
нескольких
уравнении
в
большого
МаВг)
его
клубка
один
называется
фракций
натрия. ПФ-№,
Марка-Куна-Хаувинка
находится
избытка
диссоциация
макромолекулы
(а
=
0,5).
соли является для
способ
методом
в
конформации
низкомолекулярной полизлектролита
переходят
Иными
словами,
полиэлектролитов
нем можно легко определять Еще
Мп
воде,
проницаемостью
таким
установили, равен
жесткого стержня (см. табл. 1.3 в главе 1). В
заряженные.
избытке
подавляется,
состояния
(1.9)
можно
возможность
использование меньшей
Из-за
©
сделать, используя эмпирическое уравнение Фуосса-Штрауса:
© ©
(а) и в
присутствии низкомолекулярной соли (б)
же
применим
из занимаемого
очень
полиэлектролита
подчиняться
(уравнение осмометрии
Другая -
с
(действует
низкомолекулярных заряд
звеньев приводит от
называется
© ©
Ф
0
©
Рис, 2.2. Осмос в случае бессолевого раствора полиэлектролита
Этот
противоионов)
и к отдельно взятому клубку макроиона: заряженная макромолекула выталкивает
ионы и притягивает При
диссоциация
полимера методом
полиэлектролита. полиэлектролита растворителе
в
соли
(ПФ-Ма)
конформацию
концентрированный
~ '2
флокулянта
1
3
Природа и молекулярные характеристики флокулянта
(2)
2
Л
восходящего потока воды
не
должна
превышать
концентрация суспензии
4
3 4
скорость осаждения:
Природа и молекулярные
2
характеристики
флокулянта
< м>0
V,
-
время
пребывания
* а
о)
суспензии
в
сгустителе
концентрация суспензии
3
4
(время
осаждения):
>
//г
Ы
(4)
Лабораторная работа №6
62
ВАКУУМ-ФИЛЬТРОВАНИЕ СУСПЕНЗИЙ, СТРУКТУРИРОВАННЫХ РАСТВОРАМИ ПОЛИМЕРОВ Цель работы: фильтра
ознакомление с устройством дискового вакуум-
и закономерностями
Дисковый секторы
диск,
фильтрования
суспензий.
вакуум-фильтр представляет собой вращающийся
с
постоянной
разделенный на
скоростью
над
6.
Водный
63
раствор
(полидиметилдиаллиламмоний и концентрацией 7.
флокулянта
хлорид) с молекулярной
ВПК-402 массой 105
10 г/л.
Моделирование
осуществляется
работы
дискового
вакуум-фильтра
на лабораторной установке (рис. 3.1).
ванной
фильтра, в которой находится суспензия. Каждый сектор соединен с вакуумной разрежения вакуумную
линией.
При
начинается линию,
а
процесс называется на
воздух,
сквозь
погружении фильтрация,
к фильтру
сектора
в
причем
присасывается
ванну вода
слой
за
счет
уходит
в
осадка (этот
набором кека). Когда сектор выходит из ванны
происходит
подсушка
набранного
кека
проходящим
него в вакуумную линию воздухом.
Геометрия
устройства
такова,
что
время
набора
кека
в 1,5
раза меньше времени просушки.
После
просушки
избыточным
давлением
каждый воздуха,
сектор
попадает
происходит отдувка
в
линию
с
кека, который
1 - керамический фильтр
падает на ленту транспортера и уходит на сушку. Основные 1.
технологические
Скорость
2 - воронка Вюхнера
показатели работы
фильтрования
Уф,
м/час
прошедший за 1 час через 1 м2 поверхности 2. Производительность
3 - трехходовой кран
фильтра:
(объем
воды
4 - промежуточная емкость в
мЗ,
5 - водоструйный насос
фильтра).
по кеку Рис.
-
сырому
Ось/р,
т/м2час
(масса
снимаемая за 1 час с 1 м2 поверхности
сырого
кека
в
3.1. Установка, модерирующая работу вакуум-фильтра
тоннах, Методика выполнения работы
фильтра).
- сухому Осух, т/м2час (то же для сухого).
1. Приготовьте
3. Влажность кека И