Классификации НДС
реклама
Виды классификаций НЕФТЯНЫХ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ Современные представления о нефтяных системах основываются на двух предельных случаях. Нефть рассматривают как молекулярный раствор и как коллоиднодисперсную систему. Границы такой классификации являются размытыми. Они определяются составом нефтяной системы, термобарическими и термодинамическими условиями, в которых она находится. Исторически сложилось так, что развитие исследований по физикохимии нефти как коллоидно-дисперсных систем, сдерживалось уровнем сложности исследуемого объекта. Нефтяные дисперсные системы – это как минимум двухфазные системы с развитой поверхностью раздела фаз. В действительности может быть и большее число фаз. Одна из фаз образует сплошную непрерывную среду – дисперсионную среду, в которой распределена дисперсная фаза в виде мелких частиц, находящихся во взвешенном состоянии. С точки зрения коллоидной химии – это системы микрогетерогенных частиц, размер которых составляет 10–3–10–5 см. Диспе́рсная систе́ма — состоит из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза – это та фаза фисперсной системы, которая раздроблена до мельчайших частиц. Дисперсионная среда – это фаза, в которой распределено раздробленное вещество. Фаза – часть системы, однородная по составу и строению и отделенная от других частей системы (других фаз) границей раздела (межфазной границей). Классификация по агрегатному состоянию Обозначение Дисперсная фаза Дисперсионная среда Название и пример Г/Г Ж/Г Т/Г Г/Ж Ж/Ж Т/Ж Г/Т Газообразная Газообразная Дисперсная система не образуется Жидкая Газообразная Аэрозоли: туманы, облака Твёрдая Газообразная Аэрозоли (пыли, дымы), порошки Газообразная Жидкая Газовые эмульсии и пены Жидкая Жидкая Твёрдая Жидкая Эмульсии: нефть, крем, молоко Суспензии и золи: пульпа, ил, взвесь, паста Газообразная Твёрдая Пористые тела Твёрдая Капиллярные системы: жидкость в пористых телах, грунт, почва Твёрдая Твёрдые гетерогенные системы: сплавы, бетон, ситаллы Ж/Т Т/Т Жидкая Твёрдая 2 Классификация систем по дисперсности ДИСПЕРСНОСТЬ ХАРАКТЕРИСТИКА D (РАЗДРОБЛЕННОСТЬ)РАЗМЕРА ЧАСТИЦ В ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ. МЕРА ДИСПЕРСНОСТИ - ОТНОШЕНИЕ ОБЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ ВСЕХ ЧАСТИЦ К ИХ СУММАРНОМУ ОБЪЕМУ ИЛИ МАССЕ. Это где величина, обратная линейному размеру частиц l, l – длина ребра куба или диаметр частицы Дисперсную фазу могут представлять не только частицы, но и пленки, мембраны, капилляры. Характерными нужно считать те размеры, которые определяют дисперсность. Для них: l – диаметр капилляра или поры, толщина пленки или мембраны По величине частиц дисперсной фазы и по степени дисперсности все дисперсные системы условно делятся на три группы: 1) грубодисперсные системы (суспензии, эмульсии, порошки); 2) микрогетерогенные системы; 3) ультрамикрогетерогенные системы ; 4) молекулярно и ионодисперсные системы (обычно называют истинными или молекулярными растворами) Мерой количественной характеристики – дисперсности раздробленности вещества, может служить удельная поверхность Sуд 𝑆 Sуд. = 𝑉 где S – общая поверхность между фазами; V – объем дисперсной фазы. Для сферических частиц 𝑁⦁4𝜋𝑟 2 3 6 Sуд = = = 4 3 𝑟 𝑙 𝑁⦁ 𝜋𝑟 3 где r, l - радиус и диаметр частицы. Чаще Sуд рассчитывается на единицу массы раздробленного вещества (дисперсной фазы).Тогда в формулу расчета необходимо ввести плотность дисперсной фазы. Поскольку масса вещества m=V⦁⍴, то Sуд = S/m = S/V⍴, Тогда Sуд=6/(l⦁⍴ ) 11 где ⍴ - плотность дисперсной фазы. Таким образом, удельная поверхность обратно пропорциональна линейному размеру частиц и прямо пропорциональна дисперсности D: Sуд=K⦁D где К - коэффициент пропорциональности, равный 6, 4, 2, в зависимости от формы частиц. Так, в трехмерных системах (частицы) дисперсность определяют все три измерения, т. е. все три измерения малы. Для них Sуд =6D. В двухмерных (нити, волокна, капилляры, поры) имеется только два малых измерения, а одно измерение - длина L не влияет на дисперсность. Для них 𝛑𝐥𝟐 S=2𝞹rL=𝞹lL; V= 𝞹r2L= 𝑳 𝟒 где r, l, L- радиус, диаметр и длина капилляра, тогда 𝛑𝐥𝐋⦁𝟒 𝟒 𝐒уд = 𝟐 = = 𝟒𝑫 𝒍 𝛑𝐫 𝐋 В одномерных системах (мембраны, пленки) только одно измерение мало - толщина пленки l, и она определяет дисперсность, а два других измерения только характеризуют габариты тела. S=2Lh; V=Lhl Для них где r, l, L - длина, высота и толщина пленки, тогда 𝛑𝐥𝐋⦁𝟐 𝟐 𝐒уд = 𝟐 = = 𝟐𝑫 𝛑𝒍 𝐋 𝒍 13 Для дисперсных систем характерны два признака: гетерогенность - это основная или качественная характеристика дисперсных систем, и дисперсность - дополнительная или количественная характеристика дисперсных систем. Определение размеров частиц дисперсной фазы и получение данных о распределении частиц составляют суть дисперсионного анализа. 3 Классификация по межфазному взаимодействию В зависимости от величины сил взаимодействия на границе раздела дисперсной фазы и дисперсионной среды системы могут быть лиофильными или лиофобными. Для первых характерно сильное межмолекулярное взаимодействие вещества дисперсной фазы со средой, а для вторых – слабое. Это взаимодействие приводит к образованию сольватных оболочек из молекул дисперсионной среды вокруг частиц дисперсной фазы, т.е. наблюдается процесс сольватации (в случае водных систем процесс гидратации). 4 Классификация систем по структуре I класс свободнодисперсные (бесструктурные) системы, в которых частицы дисперсной фазы не связаны между собой и могут свободно передвигаться в дисперсионной среде II класс связнодисперсные (структурированные) системы, где частицы связаны друг с другом, образуя пространственные сетки(структуры). В таких системах частицы дисперсной фазы не способны свободно перемещаться, а могут совершать только колебательные движения Виды классификаций № 1 Название Классификация по агрегатному состоянию Содержание г/г, ж/г, т/г г/ж, ж/ж, т/ж г/т, ж/т, т/т Высокодисперсные (от 1 нм до 1мкм); Грубодисперсные (от 1 мкм до 1мм) 2 Классификация систем по дисперсности 3 Классификация по межфазному взаимодействию Лиофильные; Лиофобные 4 Классификация систем по структуре Свободнодисперсные; Связанодисперсные
