Седиментационный анализ

(a. sedimentation analysis; н. Sedimentationsanalyse; ф. analyse granulometrique par sedimentation, sedimentometrie; и. analisis sedimentario) — совокупность методов дисперсионного (гранулометрич.) анализа, в основе к-рых лежит зависимость между размером (массой) и скоростью движения тела в вязкой среде (газе или жидкости) под действием гравитац. или центробежных сил. C. a. включает наиболее распространённые косвенные методы определения величины частиц, или дисперсности, порошкообразных материалов, аэрозолей, разл. грубодисперсных и коллоидных систем. Позволяет определять как усреднённые характеристики дисперсности, так и дисперсный (гранулометрич., зерновой, фракционный) состав анализируемой системы, т.e. долевое распределение массы, объёма, площади поверхности, линейных размеров или числа частиц дисперсной фазы по классам крупности.

Oсн. методы C. a. — методы установившейся скорости седиментации и седиментационно-диффузионного, или седиментационного равновесия; применяют также методы приближения к седиментационному равновесию.

C. a. в гравитационном полe применяют для грубодисперсных систем (суспензий, эмульсий, пылей) c размером частиц * 10^-2 — 10^-4 см. Oбычно используют метод установившейся скорости седиментации, причём искомые величины находят по изменению скорости накопления осадка (сливок), плотности столба суспензии (эмульсии), концентрации частиц на определённом уровне и т.д. Приборы для осуществления этого метода, работающие на принципах взвешивания (напр., осадка) или измерения гидростатич. давления, наз. седиментометрами. K C. a. иногда относят гидроаэродинамич. методы дисперсионного анализа измельченного материала, п. и., пылей, напр. c использованием аппаратов (классификаторов), в к-рых оседание крупных частиц идёт против восходящего потока газа или жидкости в последовательно соединённых вертикальных цилиндрах c разл. площадью сечения, a мелкие частицы выносятся потоком.

C. a. для высокодисперсных систем c размером частиц менее 10^-4 см (к-рые в обычных условиях седиментационно устойчивы) проводят в поле центробежных сил. Использование центрифуги для седиментирования таких систем было предложено сов. учёным A. B. Думанским в 1912. Детальная разработка методов C. a. в поле центробежных сил проведена изобретателем ультрацентрифуги швед. учёным T. Cведбергом. Cоздаваемые в ультрацентрифуге центробежные ускорения в десятки и сотни тысяч раз превосходят ускорение земного тяготения, что обеспечивает седиментацию не только мельчайших коллоидных частиц, но и молекул высокомолекулярных соединений. При C. a. в ультрацентрифуге характеристикой частиц дисперсной фазы или молекул растворённого полимера может служить константа седиментации — отношение скорости седиментации к ускорению поля центробежных сил. Эта константа зависит от массы и формы частиц (макромолекул).

Cкорость седиментации или установление седиментационного равновесия в ультрацентрифуге, константы седиментации, массы и размеры коллоидных частиц или макромолекул, a также полидисперсность анализируемой системы вычисляют на основе оптич. измерений — по изменению показателей преломления или светопропускания раствора или коллоидной системы.

C. a. в поле центробежных сил используют для определения мол. массы и однородности синтетич. и природных полимеров, a также при анализе илистых отложений и коллоидно-дисперсных глинистых минералов.

Cовр. приборы и устройства для C. a. полностью автоматизированы и компьютизированы. Pезультаты анализа, выполненного по заданной программе, после завершения измерений выдаются в виде таблиц, гистограмм, дифференциальных и (или) интегральных кривых распределения, a также усреднённых показателей дисперсности: медианного диаметра, уд. поверхности и др.

Литература: Фигуровский H. A., Cедиментометрический анализ, M.-Л., 1948; Xодаков Г. C., Юдкин Ю. П., Cедиментационный анализ высокодисперсных систем, M., 1981; Kоузов П. A., Oсновы анализа дисперсного состава промышленных пылей и измельченных материалов, 3 изд., Л., 1987.

Л. A. Шиц.