Способ определения устойчивости магнитных коллоидов

Способ определения устойчивости магнитных коллоидов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

и «922586

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик л 9Ф . (/б .-..

„,Ф /

c .".: ."",Г".. -7Ф (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270580 (21) 2930080/25-26, Р 1М Кд з

G 01 N 7/10 с присоединением заявки ) (о—

Государственный комитет

СССР во делам изобретений и открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 230482, Бюллетень М 15 (53) УДК 535 434 (088. 8) Дата опубликования описания 2304.82 (72) Авторы халев, С.И. Новикова, Д.В. Орлов (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ

МАГНИТНЫХ КОЛЛОИДОВ

Изобретение относится к коллоидной химии и может быть применено для оценки устойчивости коллоидрв, содержащих в качестве дисперсионной фазы магнитные частицы, например железо, кобальт, магнетит, ферриты и т.д.

Известны различные способы определения устойчивости систем по расслоению в гравитационном и центробежном полях и измеренные весовыми, оптическими, электромагнитными и другимн методами. В случае магнитных коллоидов наиболее эффективным методом является электромагнитный.

Известен способ определения расслоения ферромагнитных суспензий по измерению собственной частоты колебательного контура. При этом в катушку индуктивности помещают исследуемую суспензию (lj.

Однако данный метод может быть использован только для малоустойчивых систем, раскаивающихся в гравитационном поле, что ограничивает его применение. Этот метод, в принципе, может быть распространен и для более устойчивых систем, использовав для ускорения расслоения центробежное поле, однако в этом случае требуется дорогостоящее и дефицитное оборудование — ультрацентрифуга.

Известен способ определения устойчивости магнитных коллоидов путем измерения перепада давления в измерительном канале (2) .

Недостатком способа является недостаточная точность определений.

Цель изобретения — повышение точности определений за счет создания пробки из магнитного коллоида и равномерного распределения в ней ферромагнитных частиц..

Поставленная цель достигается тем, 15 что магнитный коллоид помещают в неоднородное магнитное поле, измеряют критический перепад давления, а устой

- чивость рассчитывают по формуле

20 bC = — - 1

bP!

3gK > где aC — .устойчивость(относительное изменение концентрации Ьерромагнитных частиц в коллоиде);

25 Р - критический перепад давления;

К вЂ” постоянная прибора; намагниченность насыщения магнитного коллоида, измеренная в однородном магнит30 ном поле.

922586

На фиг. 1 изображено расположение магнитного коллоида между полюсами магнита; на фиг. 2 — распределение магнитного поля.

Способ определения устойчивости магнитных коллоидов реализуется следу- 5 ющим образом.

Небольшой объем магнитного коллоИда 1 помещен в трубке 2 магнитными полюсами 3 и 4. Поверхности, ограни- чивающие магнитный коллоид, являются (О поверхностями равной магнитной энергии. Полностью блокируя трубку 2, пробка из магнитного коллоида 1 препятствует проникновению газа из одной полости трубки 2 в другую. Пере- 15 пад давления, удерживаемый магнитным коллоидом 1 равен разности магнитных энергий на внешних поверхностях пробки из магнитного коллоида. При перепаде давления, равным нулю, значения энергий на внешних поверхностях оди- " наковы.и пробка из магнитного коллоида занимает симметричное положение по отношению к полщсам. Внешний перепад давления вызывает смещение проб 5 ки магнитного коллоида в направлении перепада. Максимальный перепад давления, удерживаемый пробкой магнитного коллоида, соответствует критическому перепаду давления. Дальнейшее увеличение внешнего перепада давления приводит к вытеснению магнитного коллоида из под полюсов и разгерметизации трубки.

В неоднородном магнитном поле ДН на частоту с магнитным моментом m действует сила

= p

2 ° 10 д необходим градиент магнитного поля,. равный 7 ° 10 А/м . 45

Сущность метода заключается в сле" дующем.

Критический перепад давлений, удерживаемый слоем магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяется разностью значений магнитных энергий аП„ на внешних поверхностях . слоя магнитного коллоида ° (2) йР bV н о„.у, ) >

0 где ц - магнитная постоянная;

Н - напряженность магнитного поля; намагниченность магнитного коллоида ..

В сильном магнитном поле с напря-, женностью более 150-200 кА/м магнит- 65 ный коллоид имеет намагниченность насыщения и перепад давления аP = Р- В(Н„-H1), (3) где намагниченность насыщения магнитного коллоидаl

Н „и Н вЂ” напряженность магнитного поля на внешних поаерхностях слоя магнитного коллоида.

В неоднородном магнитном поле происходит перераспределение концентрации частиц в магнитном коллоиде согласно уравнению Больцмана ч" боВЮ (. ЦКт), (4) где V — потенциальная энергия частицы в магнитном поле;

* кТ - энергия теплового движения частицы.

При достаточно сильной неоднородности магнитного поля О р> кТ, при этом броуновским движением можно пренебречь и перераспределение частиц зависит от разности магнитных энергий.

В устойчивых .магнитных коллоидах в магнитном поле не происходит. перераспределения частиц. При снижении устойчивости ферромагнитного коллоида при перераспределении частиц их концентрация стремится к наиболее плотной упаковке, которой соответствует намагниченность насыщения.

I к т где 3 намагниченность материала частицы.

В этом случае

АР = Р 035 (Н - Н9) (5) где Н - найряженность магнитного поля, соответствующая новой границе магнитного.коллоида после перераспределения чаотиц.

Тогда относительное изменение концентрации магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле можно расчитать из выражения

С СО ЬP

1 (6)

С 0 Р,<)(Н - Н )35 или в общем виде

ЬР

hC (7) 8 где дС вЂ” относительное изменение концентрации ферромагнетика в кОллоиде1

ЬР - критиЧеский перепад давленийу.

К= pp(H „-Н )- постоянная прибора.

Пример. Определения устойчивости магнитных коллоидов по .предлагаемому способу приведены в таблице.

Для сравнения взяты данные по устойчивости испытуемых магнитных коллоидов в гравитационном и центробежном полях

922586

Предлагаемый способ

1 1 ) Дисперсная фаза

Известный способ

0 кт 3g Р,кПа С

27 0.

0,071 2, 1 60,6

Железо

Железо

0,085 2,1 7.2,6 260

0,057 .2,1

0,081

0,001

Не расслаиваются в центробежном поле с ускорением 20000 д

42

18,5

Магнетит

Магнетит

0 109 2 1

35,2 что, с целью повышения точности определений за счет создания пробки иэ магнитного коллоида и равномерного распределения в ней ферромагнитных частиц, магнитный коллоид помещают в неоднородное магнитное поле, измеряют критический перепад давления, а устойчивость рассчитывают по формуле ьР ос =

35 К где ЬС вЂ” устойчивость (относительное изменение концентрации ферромагнитных частиц в коллоиде);

g Р— критический перепад давле ния;

К вЂ” постоянная прибора; намагниченность насыщения магнитного коллоида, измеренная в однородном магнитном поле.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

М 544888, кл. G 01 N 7/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 371497, кл, G 01 N 7/10, 1973.

Формула изобретения

ЙР Ф) -ф = ЬРтад и-г,- =O

Фм1

ВНИИПИ Эакаэ 2570/56 Тираж 883, Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4

Как видно из таблицы, в неустойчивых магнитных коллоидах наблюдается значительное перераспределение час тиц в магнитном поле и С 1, в то время как в устойчивых коллоидах

С << 1, что является подтверждением достоверности предлагаемого способа.

Кроме того, из таблицы также видно, что предлагаемый способ позволяет регистрировать даже значительные изменения в устойчивости системы, которые нельзя обнаружить в сильных центробежных полях (200000 д), . 25

Использование предлагаемого способа ОпрЕделения устойчивости магнитных коллоидов обеспечивает по сравне,нию с существующими способами высокую точность; простоту измерения и воэ 3Q можность использования в качестве экспрессного метода..

Способ определения устойчивости магнитных коллоидов путем. измерения. перепада давления в измерительном канале, о т л и ч а ю.шийся тем, 1,122 Расслаиваются в гравитационном

0,705 поле