Suspension eller suspension [1] (av senlatin Suspensio - suspension; engelska suspension German. Suspension f, Trübe ) - en blandning av vätska eller gas med fasta partiklar i suspension [2] [3] [4] .
Suspension är ett dispergerat system med ett flytande dispersionsmedium och en fast dispergerad (dispergerad) fas [5] , vars partiklar är tillräckligt stora för att motverka Brownsk rörelse .
Suspension är ett exempel på en icke-Newtonsk vätska och närmar sig egenskaperna hos viskoplastiska medier. Vanligtvis har partiklarna i suspensionens dispergerade fas en storlek på mer än 10 −4 cm och sedimenterar ( sediment ) under inverkan av gravitationen. Med en liten skillnad i densiteten för den dispergerade fasen och dispersionsmediet, sedimenterar suspensionen mycket långsamt, så att en sådan suspension ibland kallas suspension. Dispergerade strukturer uppträder fritt i koncentrerade suspensioner. Typiska uppslamningar är uppslamningar, borrvätskor, cementuppslamningar.
Finmalet kol med vatten bildar en kolvattensuspension (WCS), som inom termisk kraftteknik i de flesta fall kvalificerar sig som kol-vattenbränsle (WCF).
Suspensioner används inom byggteknik, tillverkning av färger och lacker, papper och så vidare.
Suspension är ett specialfall av dispergerade system och tillhör klassen "fast i vätska", ett exempel på detta är silt i vatten. (Till jämförelse: systemet "vätska i vätska" - en olöslig vätska i en annan vätska, - en emulsion, olja i vatten; systemet "fast kropp i gas", aerosol - rök; systemet "vätska i gas", aerosol - dimma). För den fasta fasen i suspensioner är de karakteristiska partikelstorlekarna från 1 µm till flera millimeter. Vid mindre storlekar kallas systemet vanligtvis för en kolloidal lösning, och i det begränsade fallet, ett homogent system, en sann lösning.
Mineralsuspension (vatten-kolsuspension) är ett sammansatt dispergerat system, som bildas av partiklar av ett fast material i en vätska (vanligtvis vatten).
Suspensionens viskositet ökar med en ökning av den volymetriska koncentrationen av viktmedlet och dess dispersion och beror inte på viktmedlets natur och dess densitet.
Detta är dess förmåga att upprätthålla en given densitet i lager av olika höjd. Strukturlösa suspensioner, som oftast används vid utövandet av gravitationsanrikning, är extremt instabila system. När strukturbildningen av suspensionen ökar eller halten av den fasta fasen i den ökar, ökar dess stabilitet också.
Suspensionsstabiliteten ökas genom att tillsätta fina kvaliteter av viktmedel och malmslurry till den. Ibland tillsätts 1-3% lermaterial eller en blandning av pulver av material med olika densiteter används (till exempel en blandning av ferrokisel med magnetit eller pyrrotit ).
Att öka suspensionens stabilitet samtidigt som dess viskositet minskas med 15-35 % kan uppnås genom att använda peptiseringsmedel som minskar partikelvidhäftningen. Det mest effektiva hexametafosfatet och natriumtripolyfosfatet. Peptiseringsreagenser används med ett betydande innehåll av slam i suspensioner och anrikning i högdensitetssuspensioner (mer än 2000 kg/m3 ) .
Fjädringsstabiliteten kan ökas samtidigt som dess viskositet reduceras med 30-40% på grund av fysiska och mekaniska påverkan (till exempel på grund av svängningar med en frekvens på 5-8 Hz och en amplitud på 6-10 mm
Många olika fasinteraktioner i suspensioner kombineras i tre huvudgrupper:
• hydrodynamisk interaktion mellan flytande och dispergerade fasta partiklar leder till en ökning av viskös avledning i vätskan;
• interaktion mellan partiklar, främjar bildandet av flingor, kluster, agglomeration eller struktur;
• kollisioner av partiklar som orsakar viskösa interaktioner.
De reologiska egenskaperna hos suspensioner beror på den dominerande typen av interaktion. Från låga till medelhöga koncentrationer av den dispergerade fasen ökar värdet av den hydrodynamiska effekten; från medel till höga koncentrationer börjar rollen av viskös interaktion av partiklar att öka; vid mycket höga koncentrationer dominerar påverkan av partikelkollisioner över påverkan av hydrodynamiken.
Från låga till medelhöga koncentrationer av den dispergerade fasen, i frånvaro av ömsesidig attraktion av partiklar, råder hydrodynamisk interaktion och, om vätskan är Newtonsk, förblir suspensionen Newtonsk. Med en ökning av koncentrationen av den fasta fasen växer till en början suspensionens viskositet linjärt, men i området med medelkoncentrationer får den en icke-linjär karaktär, och med ökande koncentration blir tillväxthastigheten för viskositeten högre och suspensionsflödets natur blir icke-newtonsk. Detta fenomen förklaras av inverkan av skjuvhastigheten hos intilliggande skikt av suspensionen.
Med en ökning av attraktionen mellan partiklar ökar suspensionens viskositet, eftersom partiklarna i den dispergerade fasen bildar former, kluster, agglomerat eller struktur, leder till uppkomsten av en pseudoplastisk karaktär av suspensionsflödet och uppkomsten av tixotropi , eftersom bildandet av partiklar och struktur är känsliga för förskjutning och är föremål för förstörelse.
Med en starkare attraktion mellan partiklarna ökar suspensionens viskositet, flockornas styrka ökar och de tål viss förspänning utan att gå sönder. Suspensionen får i detta fall en flytgräns och blir viskoplastisk. Med en högre hållfasthet på flockarna kan suspensionen sägas vara plast.
Med en svag och medelhög attraktion mellan partiklarna, men en hög koncentration av den dispergerade fasen, påverkar egenskaperna för granulär viskositet och suspensionen förvandlas till en pasta. Om samma effekt inträffar med stark attraktion mellan partiklarna, men vid låga koncentrationer av den dispergerade fasen, förvandlas suspensionen till en gel.
Strukturbildning är resultatet av energiinteraktionen mellan partiklarna i den dispergerade fasen och dispersionsmediet.
Den dispergerade fasen av suspensioner, beroende på dess fysikalisk-kemiska egenskaper och ytegenskaper, liksom dispersionsmediets jonsammansättning och den hydrodynamiska interaktionen mellan partiklar och mediet, binder en viss mängd vätska och bildar adsorption, solvat och dubbla elektriska skikt på ytan på partiklarna , som är orörliga i förhållande till partiklarna. Vätskeskiktet förbundet med partiklar som ett resultat av integrerad växelverkan mellan faser och hydrodynamisk verkan är gräns. Dess tjocklek är svår att beräkna och mäta. Enligt vissa rapporter är den 0,5–1 μm och minskar med en ökning av hastigheten på partikelflödet runt dispersionsmediet. Under ett jordskredflöde av en suspension glider ett lager av vätska med ett dispergerat medium i förhållande till ett annat.
Med tiden kan suspensionen separera i sina komponenter. Förmågan att motstå detta kallas fjädringsstabilitet. Det finns flera sätt att dela:
Sådana processer sker ju långsammare, desto mer trögflytande vätskan är och desto mindre är de ingående partiklarna. Om den dispergerade fasen består av hydrofoba partiklar, används stabilisatorer för ytterligare fixering - hydrofila kolloider, som gör de hydrofoba partiklarna vätbara. Gummi , gelatos , metylcellulosa och andra används som stabilisatorer [6] .
| Materias termodynamiska tillstånd | |||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Fas tillstånd |
| ||||||||||||||||
| Fasövergångar |
| ||||||||||||||||
| Dispergera system | |||||||||||||||||
| se även | |||||||||||||||||