Седиментационная устойчивость

Седиментационная устойчивость – это способность системы противодействовать оседанию частиц (силе тяжести).

Противодействие силе тяжести зависит от размеров частиц. Для крупных (средне- и грубодисперсных) частиц – это сила трения, для мелких (высокодисперсных) – тепловое (броуновское) движение.

Пусть r – радиус частиц дисперсной фазы (для сферических частиц); ρ - плотность частицы; ρ0 – плотность дисперсионной среды; m – вязкость дисперсионной среды; V – объем частицы.

На частицу действуют силы:

1) гравитационная сила Fсед

,

где g – ускорение свободного падения.

Для сферической частицы

,

где d – диаметр частицы.

2) сила трения при оседании частицы Fтр:

,

где В – коэффициент трения;

Uсед – скорость оседания частицы.

Сила трения пропорциональна вязкости дисперсионной среды:

Fтр ~ m

3) тепловое (броуновское) движение, следствием которого является диффузия, стремящаяся выровнять концентрацию частиц по всему объему:

~ kT.

Повысить седиментационную устойчивость дисперсной системы можно за счет следующих факторов:

1) снижение силы тяжести: достигается путем уменьшения размера частиц с помощью устройств для дробления дисперсной фазы – диспергаторов (уменьшение диаметра частицы в 2 раза приводит к снижению силы тяжести в 8 раз)

2) повышение вязкости среды: достигается при введении различных добавок, повышающих вязкость (сиропы, желатин)

3) обеспечение хранения дисперсной системы при температуре, не ниже установленной нормы, так как при снижении температуры уменьшается броуновское движение, а, следовательно, и седиментационная устойчивость (например, если поставить вино в холодильник, может образоваться осадок).

Для нарушения седиментационной устойчивости необходимо наоборот увеличить силу тяжести, для чего применяется центробежное поле (сепарирование, центрифугирование). Например, при сепарировании молока эмульсия разрушается и выделяется молочный жир, капельки которого являются дисперсной фазой системы.