Способ определения устойчивости магнитных коллоидов

11922586 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик л у,(9 Р(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 270580 (21) 2930080/25-26,111 М. Кл. з С 01 Ы 7/10 с присоединением заявки Мо -Государственный комитет СССР по дедам изобретений и открытийДата опубликования описания 2304,82(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ МАГНИТНЫХ КОЛЛОИДОВИзобретение 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 рассло. ению 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 коле" бательного контура. При этом в катушку индуктивности помещают исследуемую суспензию 1).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 путемизмерения перепада давления в измерительном канале 2).Недостатком способа является недостаточная точность определений.10Цель изобретения - повышение точности определений за счет созданияпробки из магнитного коллоида и равномерного распределения в ней ферромагнитных частиц,.Поставленная цель достигается тем, 15 что магнитный коллоид помещают в неоднородное магнитное поле, измеряюткритический перепад давления, а устой. чивость рассчитывают по формуле 20 йС = - - 1ър3 Кгде аС в ,устойчивость(относительноеизменение концентрации ферромагнитных частиц в коллоиде);25 Р- критический перепад давления;К - постоянная прибора;намагниченность насыщениямагнитного коллоида, измеренная в однородном магнитном поле.На фиг. 1 изображено расположениемагнитного коллоида между полюсамимагнита; на фиг. 2 - распределениемагнитного поля.Способ определения устойчивостимагнитных коллоидов реализуется следующим образом,Небольшой объем магнитного коллоИда 1 помещен в трубке 2 магнитнымиполюсами 3 и 4. Поверхности, ограни-чивающие магнитный коллоид, являются 10поверхностями 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 магнитнымколлоидом 1 равен разности магнитныхэнергий на внешних поверхностях пробки из магнитного коллоида. При перепаде давления, равным нулю, значенияэнергий на внешних поверхностях оди-"наковы.и пробка из магнитного коллоида занимает симметричное положениепо отношению к полюсам. Внешний перепад давления вызывает смещение проб 5ки магнитного коллоида в направленииперепада, Максимальный перепад давления, удерживаемый пробкой магнитногоколлоида, соответствует критическомуперепаду давления. Дальнейшее увеличение внешнего перепада давления приводит к вытеснению магнитного коллоида из под полюсов и разгерметизациитрубки.В неоднородном магнитном поле дНна частоту с магнитным моментом вдействует силаР =,кщ д На (1) соответствующая центробежной силе при центрифугировании. Например, для 40 создания магнитной силы, эквивалентной центробежной силе, действующей .на частоту железа при ускОрении 2 10 д необходим градиент магнитного поля равный 710 А/м. 45Сущность метода заключается в сле" дующем.Критический перепад давлений, удер. живаемый слоем магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле определяется разностью значений магнитных энергий дП на внешних поверхностях . слоя магнитного коллоида(2) где цо - магнитная постоянная;Н- напряженность магнитного 60поля;намагниченность магнитногоколлоида.В сильном магнитном поле с напря-,женностью более 150-200 кА/м магнит ный коллоид имеет намагниченностьнасыщения и перепад давлениядР = Р-О 2 В(Н-Н), (3) где 25 - намагниченность насыщения магнитного коллоида.4Н и Н- напряженность магнитного поля на внешнихповерхностях слоя магнитного коллоида.В неоднородном магнитном поле происходит перераспределение концентрации частиц в магнитном коллоиде согласно уравнению Больцманас= с вхр (; акт ), (4) где 0 - потенциальная энергия частицы в магнитном поле;кТ - энергия теплового движениячастицы.При достаточно сильной неоднородности магнитного поля 0кТ, при этомброуновским движением можно пренебречь и перераспределение частиц зависит от разности магнитных энергий.В устойчивых .магнитных коллоидахв магнитном поле не происходит. перераспределения частиц. При сниженииустойчивости ферромагнитного коллоида при перераспределении частиц ихконцентрация стремится к наиболееплотной упаковке, которой соответствует намагниченность насыщения.8 Р о агде 3намагниченность материалачастицы,В этом случаедР = Р 035(Н 1- Н 9) (5)где Н - найряженность магнитного поля, соответствующая новой границемагнитногоколлоида после перераспределения чаотиц,Тогда относительное изменение концентрации магнитного коллоида в неоднородном магнитном поле можно расчитать из выраженияааа са аР1 (6)С О Р,о(Н- Н)35или в общем видеДРЬС =. - 1, (7)Вгде дС - относительное изменение концентрации ферромагнетика вколлоиде,ЬР - критиЧеский перепад давлений;.К= р.о(Н -Н)- постоянная прибора.П р и м е р, Определения устойчивости магнитных коллоидов по,предлагаемому способу приведены в таблице,Для сравнения взяты данные по устойчивости испытуемых магнитных коллоидов в гравитационном и центробежномполях922586 Предлагаемый способ дисперсная фаза Известный способ кТ Э Р,кПа С 270,0,071 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 дЪ 42 18,5 Магнетит Магнетит 0,109 2,1 74 35,2 что, с целью повышения точности опре" делений 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 формулеьРьс =35 Кгде ЬС - устойчивость (относительноеизменение концентрации ферромагнитных частиц в коллоиде);Ь Р - критический перепад давления;К - постоянная прибора;намагниченность насыщениямагнитного коллоида, измеренная в однородном магнитном поле.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР У 544888, кл. 6 01 Б 7/10, 1977.2. Авторское свидетельство СССР Р 371497, кл, 6 01 М 7/10, 1973. 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), . 25Использование предлагаемого способа Определения устойчивости магнитных коллоидов обеспечивает по сравне,нию с существующими способами высокую точность;простоту измерения и воэ.30 можность использования в качестве экспрессного метода Формула изобретения 35 дРР) -Р ф ЬРтах И -Р, -Р =О аж 883, Подписно ИПИ Эакаэ 2570/5 Филиал ППП "Патент Ужгород, ул.Проектная,4 Способ определения устойчивости магнитных коллоидов путем. измерения. перепада давления в измерительном канале, о т л и ч а ю. щ и й с я тем,1,122 Расслаиваютсяв гравитационном 0,705 поле