Suspension eller suspension [1] (fra senlatin Suspensio - suspension; engelsk suspension tysk. Suspension f, Trübe ) - en blanding af væske eller gas med faste partikler i suspension [2] [3] [4] .
Suspension er et dispergeret system med et flydende dispersionsmedium og en fast dispergeret (dispergeret) fase [5] , hvis partikler er store nok til at modvirke Brownsk bevægelse .
Suspension er et eksempel på en ikke-newtonsk væske og nærmer sig egenskaberne af viskoplastiske medier. Normalt har partiklerne i den dispergerede fase af suspensionen en størrelse på mere end 10 −4 cm og bundfældes ( sediment ) under påvirkning af tyngdekraften. Med en lille forskel i densiteten af den dispergerede fase og dispersionsmediet bundfældes suspensionen meget langsomt, så en sådan suspension kaldes nogle gange en suspension. Dispergerede strukturer optræder frit i koncentrerede suspensioner. Typiske opslæmninger er opslæmninger, borevæsker, cementopslæmninger.
Finmalet kul med vand danner en kul-vand-suspension (WCS), som i termisk kraftteknik i de fleste tilfælde kvalificeres som kul-vand-brændsel (WCF).
Suspensioner bruges i byggeteknologi, produktion af maling og lak, papir og så videre.
Suspension er et specialtilfælde af dispergerede systemer og tilhører klassen "fast i væske", et eksempel på dette er silt i vand. (Til sammenligning: "væske i væske"-systemet - en uopløselig væske i en anden væske, - en emulsion, olie i vand; "fast legeme i gas"-systemet, aerosol - røg; "væske i gas"-systemet, aerosol - tåge). For den faste fase i suspensioner er de karakteristiske partikelstørrelser fra 1 µm til flere millimeter. Ved mindre størrelser kaldes systemet normalt en kolloid opløsning, og i det begrænsende tilfælde et homogent system, en ægte løsning.
Mineralsuspension (vand-kul suspension) er et sammensat dispergeret system, som er dannet af partikler af et fast materiale i en væske (normalt vand).
Suspensionens viskositet stiger med en stigning i den volumetriske koncentration af vægtningsmidlet og dets dispersion og afhænger ikke af vægtningsmidlets beskaffenhed og dets densitet.
Dette er dens evne til at opretholde en given tæthed i lag af forskellig højde. Strukturløse suspensioner, der oftest bruges i praksis med tyngdekraftberigelse, er ekstremt ustabile systemer. Når strukturdannelsen af suspensionen stiger, eller indholdet af den faste fase i den øges, øges dens stabilitet også.
Suspensionsstabiliteten øges ved at tilsætte fine kvaliteter af vægtningsmiddel og malmgylle til det. Nogle gange tilsættes 1-3% lermaterialer, eller der anvendes en blanding af pulvere af materialer med forskellige densiteter (for eksempel en blanding af ferrosilicium med magnetit eller pyrrhotit ).
Forøgelse af stabiliteten af suspensioner, samtidig med at dens viskositet reduceres med 15-35%, kan opnås ved at bruge peptiseringsmidler, der reducerer partikeladhæsion. Den mest effektive hexametaphosphat og natriumtripolyphosphat. Peptiseringsreagenser anvendes med et betydeligt indhold af slam i suspensioner og berigelse i high-density suspensioner (mere end 2000 kg/m3 ) .
Suspensionsstabiliteten kan øges, mens dens viskositet reduceres med 30-40% på grund af fysiske og mekaniske påvirkninger (for eksempel på grund af svingninger med en frekvens på 5-8 Hz og en amplitude på 6-10 mm
Mange forskellige faseinteraktioner i suspensioner kombineres i tre hovedgrupper:
• hydrodynamisk interaktion mellem flydende og dispergerede faste partikler fører til en stigning i viskøs dissipation i væsken;
• interaktion mellem partikler, fremmer dannelsen af flager, klynger, agglomeration eller struktur;
• kollisioner af partikler, der forårsager viskøse interaktioner.
De rheologiske egenskaber af suspensioner afhænger af den fremherskende type interaktion. Fra lave til mellemstore koncentrationer af den dispergerede fase stiger værdien af den hydrodynamiske effekt; fra medium til høje koncentrationer begynder rollen som viskøs interaktion af partikler at stige; ved meget høje koncentrationer dominerer indflydelsen af partikelkollisioner over indflydelsen af hydrodynamikken.
Fra lave til mellemstore koncentrationer af den dispergerede fase, i fravær af gensidig tiltrækning af partikler, hersker hydrodynamisk interaktion, og hvis væsken er Newtonsk, forbliver suspensionen Newtonsk. Med en stigning i koncentrationen af den faste fase vokser suspensionens viskositet først lineært, men i området med medium koncentrationer får den en ikke-lineær karakter, og med stigende koncentration bliver væksthastigheden af viskositeten højere og arten af suspensionsstrømmen bliver ikke-newtonsk. Dette fænomen forklares ved indflydelsen af forskydningshastigheden af tilstødende lag af suspensionen.
Med en stigning i tiltrækning mellem partikler øges viskositeten af suspensionen, da partiklerne i den dispergerede fase danner former, klynger, agglomerater eller struktur, fører til fremkomsten af en pseudoplastisk karakter af suspensionsstrømmen og udseendet af thixotropi , da dannelsen af partikler og struktur er følsomme over for forskydning og er genstand for ødelæggelse.
Med en stærkere tiltrækning mellem partiklerne øges viskositeten af suspensionen, styrken af flokkulerne øges, og de modstår en vis forspænding uden at gå i stykker. Suspensionen får i dette tilfælde et flydegrænse og bliver viskoplastisk. Med en højere styrke af flokkulerne kan suspensionen siges at være plastisk.
Med en svag og middel tiltrækning mellem partiklerne, men en høj koncentration af den dispergerede fase, påvirker egenskaberne af granulær viskositet, og suspensionen bliver til en pasta. Hvis den samme effekt opstår med stærk tiltrækning mellem partiklerne, men ved lave koncentrationer af den dispergerede fase, bliver suspensionen til en gel.
Strukturdannelse er resultatet af energiinteraktionen mellem partiklerne i den dispergerede fase og dispersionsmediet.
Den dispergerede fase af suspensioner, afhængigt af dens fysisk-kemiske og overfladeegenskaber, samt ionsammensætningen af dispersionsmediet og den hydrodynamiske vekselvirkning mellem partikler og mediet, binder en vis mængde væske og danner adsorption, solvat og dobbelt elektriske lag på overfladen af partiklerne , som er immobile i forhold til partiklerne. Væskelaget forbundet af partikler som et resultat af integreret vekselvirkning af faser og hydrodynamisk virkning er grænse. Dens tykkelse er svær at beregne og måle. Ifølge nogle rapporter er det 0,5-1 μm og falder med en stigning i hastigheden af partikelstrømmen omkring dispersionsmediet. Under en jordskredstrøm af en suspension glider et lag væske med et spredt medium i forhold til et andet.
Over tid kan suspensionen adskilles i dets komponenter. Evnen til at modstå dette kaldes suspensionsstabilitet. Der er flere måder at opdele:
Sådanne processer foregår jo langsommere, jo mere tyktflydende væsken er, og jo mindre partiklerne er. Hvis den dispergerede fase består af hydrofobe partikler, så bruges stabilisatorer til yderligere fiksering - hydrofile kolloider, som gør de hydrofobe partikler fugtbare. Gummi , gelatose , methylcellulose og andre bruges som stabilisatorer [6] .
| Materiens termodynamiske tilstande | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fasetilstande |
| ||||||||||||||||
| Faseovergange |
| ||||||||||||||||
| Spred systemer | |||||||||||||||||
| se også | |||||||||||||||||