Способ определения устойчивости магнитных коллоидов Советский патент 1982 года по МПК G01N7/10 

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

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

Известен способ определения расслоения ферромагнитных суспензий по измерению собственно 5 частоты колебательного контура. При этом в катушку индуктивности помещают исследуемую суспензию 1.

Однако данный метод может быть использован только для малоустойчивых систем, расслаивающихся 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 точ10ности 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- чиврсть рассчитывают по формуле

20

. .АС

где лС - устойчивость(относительное

изменение концентрации «Ьерромагнитных частиц в коллоиде) j

25

ЛРкритический перепад давления; постоянная прибора; К намагниченность насыщения

5 магнитного коллоида, измеренная в однородном магнит30ном поле. На фиг. 1 изображено расположение магнитного коллоида между полюсами магнита; на фиг. 2 - распределение магнитного поля, Способ определения устойчивости магнитных коллоидов реализуется следу ющим образом. Небольшой объем магнитного коллоида 1 помещен в трубке 2 магнитньами полюсами 3 и 4 Поверхности, ограничивйющие магнитный коллоид, являются поверхностями равной магнитной энергии . Полностью блокируя трубку 2, пробка из магнитного коллоида 1 препятствует проникновению газа из одной полости трубки 2 в другую. Перепад давления, удерживаемый магнитным коллоидом 1 равен разности магнитных энергий на внешних поверхностях проб ки из магнитного коллоида. При перепаде давления, равным нулю, значения энергий на внешних поверхностях одинаковы. и пробка из магнитного коллоида занимает симметричное положение по отношению к пол1осам. Внешний перепад давления вызывает смещение про ки магнитного коллоида в направлении перепада. Максимальный перепад давле ния , удерживаемый пробкой магнитного .коллоида, соответствует критическому перепаду давления. Дальнейшее увеличение внешнего перепада давления при водит к вытеснению магнитного колло.ида из под полюсов и разгерметизации трубки. В неоднородном магнитном поле iH на частоту с магнитным моментом m действует сила М соответствующая центробежной силе при центрифугировании. Например, для создания магнитной силы, эквивалентной центробежной силе, действующей .на частоту железа при ускорении 2 необходим градиейт магнитного поля,, равный 7-10 А/м. Сущность метода заключается в сле дующем. Критический перепад давлений, уде живаемый слоем магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяется разностью значений магнитных энергий uU на внешних поверхностях слоя магнитного коллоида. &P &VV% н 5 и /х-о эан, о где Д.О - магнитная постоянная И - напряженность магнитного поля; Л - намагниченность магнитного коллоида,.В сильном магнитном поле с напряженностью более 150-200 кА/м магнитный коллоид имеет намагниченность насыщения и перепад давления дР //.(.-Hj), (3) где 3 7 намагниченность насыщения магнитного коллоидаН и Н| - напрязкенность магнитного поля на внешних поверхностях слоя магнитного коллоида. В неоднородном магнитном поле происходит перераспределение концентрации частиц в магнитном коллоиде согласно уравнению Больцмана VOoe pC-u/KT), (4 где U - потенциальная энергия частицы в магнитном поле; кТ - энергия теплового движения частицы. При достаточно сильной неоднородности магнитного поля U кТ при этом броуновским движением можно пренебречь и перераспределение частиц за- . висит 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. Зд -3,1 , намагниченность материала частицы. В этом случае ,1 дР До35(Ну- Нд) где Hg - напряженность магнитного поля, соответствующая новой границе магнитного коллоида после перераспределения чаотиц. Тогда относительное изменение концентрации магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле можно расЧитать из выражения СК.Р - Со дР 0/wo -i з)5 или в общем виде ДР где дС - относительное изменение концентрации ферромагнетика в коллоиде; ,др - критический перепад давле НИИ; -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.