ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Формирование микрогеля и вязкость

Различие между образованием микрогеля и образованием осадка заключается в том, что концентрация частиц кремне­зема в пространственной сетке микрогеля будет той же самой, что и в окружающем золе, но в флоку - лированных осадках или выпавших в осадок агрегатах концентрация частиц кремнезема намного выше, чем в окружающей жидкости. По­казатель преломления в микрогеле оказывается таким же, как и в окру­жающем золе, так что микрогель нельзя наблюдать. Плотность ми­крогеля равна плотности золя, по­этому микрогель не отделяется цен­трифугированием. С другой стороны, в случае осадка и по­казатель преломления, и плотность превышают соответствую­щие значения окружающей жидкости, и, следовательно, осадок является видимым и отделяется центрифугированием. Эти раз­личия представлены на рис. 3.25.

Как показано на рис. 3.26, начальный этап образования ми­крогеля представляет собой агрегацию отдельных частиц в ко­роткие цепочки. По мере увеличения длины цепочки частицы начинают присоединяться не только к ее концам, но и сбоку. Так создается область, охватываемая разветвленными цепоч­ками. Свободные частицы внутри этой области присоединяются к кремнеземной сетке, так что последняя вскоре захватывает все частицы, образуя «область микрогеля», называемую «фа­зой геля». Каждая отдельная область фазы геля увеличивается в размере за счет добавления частиц золя, распространяясь в область окружающей жидкости, вплоть до тех пор, пока фаза
геля не охватит почти весь объем. На этой стадии отдельные области сращиваются в непрерывную сетку связанного геля.

Фаза геля невидима, и золь остается прозрачным. В преде­лах областей микрогеля показатель преломления фактически

Процесс гелеобразования заключается в возрастании объемной доли золя, превращаю­щегося в микрогель (области, очерченные плотными линиями), и повышении вязкости вплоть до полного отвердения системы. Протекающий в объеме процесс изображен иа

Риеунке как двумерный.

Тот же самый, что и в окружающей суспензии, содержащей ча­стицы золя. Концентрация кремнезема остается без изменений; таким образом, нет никакого различия в плотности и, следова­тельно, фаза геля не отделяется.

Однако по мере развития фазы геля наблюдается увеличе­ние вязкости. Такое повышение вначале невелико, но все-таки заметно. К тому же присутствие даже доли процента фазы геля может быть обнаружено по быстрому закупориванию фильтра, через который свободно проходил исходный золь, не содержа­щий микрогеля. Далее, когда золь промывается или концентри­руется в процессе его циркуляции через ультрафильтр, то, даже если только 1 % коллоидных - частиц превратился в микрогель, этого достаточно для быстрого забивания мембраны.