1-2.2. Химически связанная вода

Адсорбционно-связанная вода

Адсорбционно-связанная вода в основном представлена мономолекулярным слоем на внутренних и внешних поверхностях капиллярнопористого тела. Зависимость между равновесным влагосодержанием Uр влажностью воздуха φ приведена на рис. 1-6,

Необходимо различать изотермы адсорбции для гидрофильных, промежуточных и гидрофобных поверхностей. Это различие в основном связано с образованием краевого угла смачивания, его величиной или с непрерывным переходом от мономолекулярного адсорбционного слоя к пленке объемной жидкости (свободной воды). При этом энергия связи для примеров, приведенных на рис. 1-6, при φ = 0,25 составляет:

Сделаем приближенную оценку количества адсорбционно связанной воды в дисперсных средах. Удельная поверхность дисперсной фазы S1 равна отношению поверхности S12 к объёму связанной воды S1= S12/Vа). Для частиц сферической формы удельная поверхность S1 равна 3/r1, где r1—средний радиус частиц (S1= 3/r1). Обозначим толщину адсорбционно связанного слоя воды через l1, тогда объем связанной воды Vа = S1V1l1, где V1 — объем дисперсной фазы. Если V2 — объем всей жидкости, то (\/2 — Vа) — объем свободной воды в системе. Предположим, что слой адсорбционно связанной воды мономолекулярный (l1 = σ = 3•10-8 см, где σ —-диаметр молекулы воды), тогда будем иметь:

Величина Vс равна объему связанной воды в процентах. При l1 = 3•10-8 см и 100 V1/(V1+V2) = 10 получим соответственно 2 r = 10-3, 10-4, 10-5, 10-6 см; S1 = 6•103, 6•104, 6•105, 6•106 см3/см3; Vс = 0,018; 0,18; 1,8; 18%.

Количество связанной воды особенно мало, когда гель образуется отвердеванием золя при малом содержании твердой фазы. Например, водные суспензии бентонита тиксотропно отвердевают при 2—4% твердой фазы в суспензии. Это означает, что содержание свободной воды, механически удержанной (захваченной или иммобилизованной) в пространственных сетках различного рода, может составлять 90—99% по объему.