沉降分析

实验目的1.掌握测定原理和扭力天平的使用方法；2.用扭力天平测定碳酸钙粉末的粒度分布曲线3.学习用Origin软件建立分布函数的数学模型及数据处理方法沉降分析实验原理沉降分析沉降分析是利用物质颗粒在介质中的沉降速率来测定物质的分散度的一种方法。利用该方法可以得到有关物质不同半径粒子相对量的分布─沉降曲线.沉降分析基于斯托克斯定律的力平衡原理：粒子在介质所受重力为：grFs3134粒子在介质所受浮力为：grFl3234根据Stokes定律，粒子所受的摩擦阻力为：ruF63粒子沉降速度当F1，F2，F3平衡时，粒子等速下沉，有沉降分析grruls)(3463则r=thkthggthlsls)(29)(29颗粒半径r的计算沉降分析设沉降前不同半径的粒子均匀地分布在介质中，且半径相同的粒子沉降速率都相等。若悬浮液中有两种半径不同的粒子，其半径分别为：r1和r2，r1＞r2；沉降速率分别为u1和u2。BC粒子沉降量：沉降曲线求得：AB粒子沉降量：tumm321tum21Gtt1(r1)t2(r2)AB0G1+G2Ct3(r3)123G1m2tdtdGmG总沉降量可以写成：沉降分析沉降曲线求得：图1沉降量与时间关系曲线图Gtt1(r1)t2(r2)m1m20G∞颗粒的半径分布是连续的，其沉降曲线一般为：)(11iiiirrGmm粒径分布函数定义：rmGdrdmGrFr0lim11)(即沉降分析沉降曲线求得：2~)(111iiiiiirrrrGmm作图得梯状折线：沉降分析沉降曲线的计算机模拟dtdmdrdtGdrdmGrF11)(tdtdGGm2222)(1dtGddrdtGtdtGdtdtdGdtdGdrdtGthkr22212)(2dtGdGrtrFrtdrdt沉降分析沉降曲线的计算机模拟模型方程：)]exp(1[batGGG∞，a，b为3个待定参数，用Origin软件拟合得出22212)(dtGdGrtrFratbabtabtrFbbb]exp()1(2)(沉降分析扭力天平构造1尺2尺34567图2沉降天平法测定颗粒沉降曲线示意图1—天平开关2－指针转盘3－指针4－平衡指针5－平盘吊钩6－沉降筒7－平盘沉降分析实验步骤1.在小烧杯中配5％焦磷酸钠溶液6ml，碾磨碳酸钙粉末。3.测定或扣除旋线与平盘重G0。同时测出平盘至水面的高度h。然后取出平盘，记下水温。4.配制碳酸钙悬浮液(1.5g)，测定碳酸钙粒子在不同时刻t的沉降量直至每5min质量增加不到0.5mg为止。2.在沉降玻筒内装好300ml去离子水并加入配好的Na4P2O7溶液。沉降分析实验注意事项1.搅拌实验过程中搅拌的目的是为了使固体颗粒尽可能均匀分散在介质中，一般来讲，搅拌是越充分越好，但是，搅拌也不能太猛烈。因为搅拌如果太猛烈，这样很容易使金属平盘上附有气泡，从而影响沉降量的测量。测定前，悬浮液必须搅拌10分钟，并在停止搅拌前，用搅拌棒上下往复拉动几下，改变搅拌产生的离心力，防止粗颗粒向沉降筒沉降。搅拌时，注意防止悬浮液外溅。沉降分析实验注意事项2.表面活性剂：实验过程中添加的表面活性剂实际上是一种分散剂，它可以防止粒子的聚结。分散剂的浓度一般不超过0.1%，以免影响体系的性质。为使粒子分散，除了分散剂，还有其它分散技术被使用，如简单的振动和搅拌，在真空中向悬浮液体排气，或者煮沸，或者利用超声波分散等。沉降分析实验注意事项3.称盘从提高实验灵敏度的角度来看，称盘的面积越大越好，但是过大，在近器壁处，离子沉降不遵守Sokes规律。另外还应考虑天平的称量范围。沉降分析实验注意事项4．吊杆吊杆足够长，使称盘离液面的距离足够长。沉降高度太小，灵敏度差；太大，沉降时间太长，且可能存在温度梯度。通常以h在5～8cm为宜。吊杆细（防止过重超过称量范围，粗则浮力太大，影响称量时的灵敏度，一般选用的直径是0.5mm或略小）、硬、直。5．沉降筒：深度15～20cm，应避免因温度差异造成对流，内径为4～6cm。沉降分析实验注意事项