Koagulyatsiya jarayonini kimyo va oziq ovqat sanoatidagi o`rni

KOAGULYATSIYA JARAYONINI KIMYO VA OZIQ OVQAT SANOATIDAGI O`RNI

Koagulyatsiya hodisalari tabiatda va turmushda keng tarqalgan. Qand sanoatida qand lavlagi sharbatini( ya`ni diffuzion sharbatni) tozalashda kolloidlarning koagulyatsiya jarayonida foydalaniladi. Diffuzion sharbat tarkibida shakar va suvdan tashqari, ko`pincha, shakarmas moddalar ham uchraydi; ular kolloid dispers holatda bo`ladi. Diffuzion sharbatni shakarmas moddalardan tozalash maqsadida sharbatga 2-2,5 % kal`siy oksid qo`shiladi. Bunda ba`zi shakarmas moddalar koagulyatsiyaga uchraydi. Sharbat ikkinchi marta saturatsiya jarayoni natijasida tozalanadi. Saturatsiya jarayonining mohiyati shundaki, sharbatga karbonat angidrid yuboriladi. Bu vaqtda kal`isy oksid bilan CO2 orasida reaksiya sodir bo`lib, kal`siy karbonat cho`ka boshlaydi. Bu modda o`zining cho`kish jarayonida eruvchan shakarmas va rangdor moddalarni o`ziga yutib, sharbatni tozalaydi.

• Koagulyatsiya hodisalari tabiatda va turmushda keng tarqalgan. Qand sanoatida qand lavlagi sharbatini( ya`ni diffuzion sharbatni) tozalashda kolloidlarning koagulyatsiya jarayonida foydalaniladi. Diffuzion sharbat tarkibida shakar va suvdan tashqari, ko`pincha, shakarmas moddalar ham uchraydi; ular kolloid dispers holatda bo`ladi. Diffuzion sharbatni shakarmas moddalardan tozalash maqsadida sharbatga 2-2,5 % kal`siy oksid qo`shiladi. Bunda ba`zi shakarmas moddalar koagulyatsiyaga uchraydi. Sharbat ikkinchi marta saturatsiya jarayoni natijasida tozalanadi. Saturatsiya jarayonining mohiyati shundaki, sharbatga karbonat angidrid yuboriladi. Bu vaqtda kal`isy oksid bilan CO2 orasida reaksiya sodir bo`lib, kal`siy karbonat cho`ka boshlaydi. Bu modda o`zining cho`kish jarayonida eruvchan shakarmas va rangdor moddalarni o`ziga yutib, sharbatni tozalaydi.

Koagulyatsiyaning qo`llanilishiga doir ikkinchi misol sifatida tuproq hosil bo`lishini qarab chiqamiz. Tuproq juda murakkab kolloid sistema deb qaraladi. Tuproq zarrachalarining katta-kichikligi, ularning shakli, tabiati tuproqning yutish qobiliyatiga, binobarin ekin unumiga katta ta`sir ko`rsatadi. Ichiladigan suvni tozalash uchun ham kolloidlarning o`zaro koagulyatsiyalanish hodisasidan foydalaniladi. Suvdagi organik moddalar, odatda manfiy zaryadli bo`ladi. Suvga xlor qo`shilib suvdagi bakteriyalar yo`qotilgandan keyin, suvga oz miqdorda temir sul`fat yoki alyuminiy sul`fat qo`shiladi.hosil bo`lgan gidroksidlarning musbat zaryadli kolloidlari suvdagi organik moddalarning manfiy zaryadli kolloidlarinikoagulyatsiyalaydi. Natijada hosil bo`lgan koagulyatlar cho`kadi va suv tiniydi.

• Koagulyatsiyaning qo`llanilishiga doir ikkinchi misol sifatida tuproq hosil bo`lishini qarab chiqamiz. Tuproq juda murakkab kolloid sistema deb qaraladi. Tuproq zarrachalarining katta-kichikligi, ularning shakli, tabiati tuproqning yutish qobiliyatiga, binobarin ekin unumiga katta ta`sir ko`rsatadi. Ichiladigan suvni tozalash uchun ham kolloidlarning o`zaro koagulyatsiyalanish hodisasidan foydalaniladi. Suvdagi organik moddalar, odatda manfiy zaryadli bo`ladi. Suvga xlor qo`shilib suvdagi bakteriyalar yo`qotilgandan keyin, suvga oz miqdorda temir sul`fat yoki alyuminiy sul`fat qo`shiladi.hosil bo`lgan gidroksidlarning musbat zaryadli kolloidlari suvdagi organik moddalarning manfiy zaryadli kolloidlarinikoagulyatsiyalaydi. Natijada hosil bo`lgan koagulyatlar cho`kadi va suv tiniydi.

Modda kolloid holatga o`tganida uning sirti juda ortib ketishi haqida yuqorida aytib o`tildi.shuning uchun kolloid eritmalarda dispers faza bilan dispersion muhit o`rtasida chegara sirtning potensial energiyasi katta bo`ladi. Erkin energiya minimumga intiladi, degan prinsipga muvofiq, kolloid eritma fazalar o`rtasidagi sirt energiyani kamaytirishga intiladi. Shu sababli kolloid zarrachalar yiriklashib umumiy sirtni kamaytiradi. Kolloid eritma zarrachalarining bir-biri bilan qo`shilib, yiriklashish hodisasi ( koagullanish) deyiladi. Yiriklashgan zarrachalar og`irlik kuchi ta`siri ostida eritmaning yuqori qismlaridan past qismlariga tusha boshlaydi, nihoyat zarrachalar eritmadan ajraladi. O`z-o`zicha bo`ladigan koagulyatsiya ancha uzoq vaqt davom etadi. Koagulyatsiyani turli vositalar yordamida tezlatish mumkin. Koagulyatsiya uch xil yo`l bilan: zolga elektrolit qo`shish, zolga boshqa kolloid qo`shish va zolni qizdirish yo`li bilan tezlashtiriladi.

• Modda kolloid holatga o`tganida uning sirti juda ortib ketishi haqida yuqorida aytib o`tildi.shuning uchun kolloid eritmalarda dispers faza bilan dispersion muhit o`rtasida chegara sirtning potensial energiyasi katta bo`ladi. Erkin energiya minimumga intiladi, degan prinsipga muvofiq, kolloid eritma fazalar o`rtasidagi sirt energiyani kamaytirishga intiladi. Shu sababli kolloid zarrachalar yiriklashib umumiy sirtni kamaytiradi. Kolloid eritma zarrachalarining bir-biri bilan qo`shilib, yiriklashish hodisasi ( koagullanish) deyiladi. Yiriklashgan zarrachalar og`irlik kuchi ta`siri ostida eritmaning yuqori qismlaridan past qismlariga tusha boshlaydi, nihoyat zarrachalar eritmadan ajraladi. O`z-o`zicha bo`ladigan koagulyatsiya ancha uzoq vaqt davom etadi. Koagulyatsiyani turli vositalar yordamida tezlatish mumkin. Koagulyatsiya uch xil yo`l bilan: zolga elektrolit qo`shish, zolga boshqa kolloid qo`shish va zolni qizdirish yo`li bilan tezlashtiriladi.

1. Agar

1. Agar

2.

2.

3.

3.

4.

4.

Shul`se va Gardi elektolit ionining valentligi bilan uning koagulyatsiyalash kuchi orasidagi bog`liqlikni aniqladilar. Shul`se-Gardi qoidasi deyiladigan bu bog`liqlik quyidagicha ta`riflanadi: Koagulyatsiyalovchi ionning valentligi qancha katta bo`lsa, uning koagulyatsiyalash kuchi shuncha ko`p va koagulyatsiya konsentratsiyasi shuncha kam bo`ladi.

• Shul`se va Gardi elektolit ionining valentligi bilan uning koagulyatsiyalash kuchi orasidagi bog`liqlikni aniqladilar. Shul`se-Gardi qoidasi deyiladigan bu bog`liqlik quyidagicha ta`riflanadi: Koagulyatsiyalovchi ionning valentligi qancha katta bo`lsa, uning koagulyatsiyalash kuchi shuncha ko`p va koagulyatsiya konsentratsiyasi shuncha kam bo`ladi.
• O`zaro elektostatik itarilish kuchlariga kelganda, B.V.Deryagin ko`rsatishicha itarilish A1 va A2 kolloid zarrachalarning ion atmosferalari bir-birini qurshab olgan masofadan boshlanadi. Kolloid zarrachalar( mitsella) lar orasidagi o`zaro ta`sir kuchlari odatdagi kulon kuchlaridan farq qiladi: B.V.Deryagin bu zarralar orasida kengaytiruvchi P deyiladigan alohida kuchlar ta`sir etishini ko`rsatishga muvaffaq bo`ldi.
• Kengaytiruvchi bosim keltirib chiqaruvchi itarilish kuchlarini juda katta rezervuarga tushirilgan ikkita parallel plastinkalar misolida ko`rib chiqamiz. Faraz qilaylik, suyuqlik ichiga botirilgan ikki plastinka orasida yupqa suyuqlik qavati bor va bu plastinkalar bosim P ta`sirida o`z vaziyatini saqlab turgan bo`lsin.Suyuqlikning ikkita qavati bir-biri bilan mexanik muvozanatda turishi uchun quyidagi shart bajarilishi lozim: kengaytiruvchi P kuchi dP sirt birligi uchun hisoblangan elektrostatik o`zaro ta`sir kuchi- qdφ ga teng bo`lishi kerak ( minus ishora qo`yilishining sababi shundaki, bu ikkala kuch qarama-qarshi yo`nalishga ega )
• dP= - qd φ yoki dP + qd φ =0 

( bu yerda q- zaryad zichligi, φ- potensial ). Plastinkalar orasidagi har bir plastinkadan l masofada turuvchi tekislikdagi bosimni P1 bilan, plastinkalar tashqarisidagi suyuqlik hajmining bosimini P0 bilan belgilaylik. Bu holda kemgaytiruvchi P bu ikkala bosim orasidagi ayirmaga teng bo`ladi: π = P1 –P0 (2) o`rta qavatdagi elektr potensiallar φe ga: plastinkalardan tashqarida elektr potensiallar esa nolga teng bo`lsin. endi tenglamani integrallasak, quyidagi ifodaga ega bo`lamiz: φe π = P1 –P0 =∫0 qd φ (3) Zaryad zichligi q ni topish uchun Gui va Chepmen tenglamasi   (4)

• ( bu yerda q- zaryad zichligi, φ- potensial ). Plastinkalar orasidagi har bir plastinkadan l masofada turuvchi tekislikdagi bosimni P1 bilan, plastinkalar tashqarisidagi suyuqlik hajmining bosimini P0 bilan belgilaylik. Bu holda kemgaytiruvchi P bu ikkala bosim orasidagi ayirmaga teng bo`ladi: π = P1 –P0 (2) o`rta qavatdagi elektr potensiallar φe ga: plastinkalardan tashqarida elektr potensiallar esa nolga teng bo`lsin. endi tenglamani integrallasak, quyidagi ifodaga ega bo`lamiz: φe π = P1 –P0 =∫0 qd φ (3) Zaryad zichligi q ni topish uchun Gui va Chepmen tenglamasi   (4)
• dan foydalanish mumkin.

Agar suyuqlikni ion zaryadlari z ga teng binar elekrtolit eritmasi deb faraz qilsak, Gui va Chepmen tenglamasi quyidagi ko`rinishni oladi:   (5) U holda yoruvchi bosim uchun  (6) Kelib chiqadi. O`zaro itarilish energiyasi U0 ni esa:  (7) ga muvofiq hisoblash mumkin.

• Agar suyuqlikni ion zaryadlari z ga teng binar elekrtolit eritmasi deb faraz qilsak, Gui va Chepmen tenglamasi quyidagi ko`rinishni oladi:   (5) U holda yoruvchi bosim uchun  (6) Kelib chiqadi. O`zaro itarilish energiyasi U0 ni esa:  (7) ga muvofiq hisoblash mumkin.
• B.V. Deryagin va uning shogirdlari elekrtolitlarning suvdagi eritmalari bilan olib borgan tajribalarida (6) tenglamani uyiltirilgan eritmalar uchungina tatbiq etish mumkinligini ko`rsatdilar. B.V.Deryagin ikkita sferik zarracha orasidagi o`zaro itarilish energiyasini hisoblab topishga muvaffaq bo`ldi. Zolning barqarorligiga ta`sir ko`rsatuvchi ikkinchi kuch- zarrachalar orasida o`zaro tortilish kuchlaridir. Bu kuchlar tabiati jihatdan xuddi ikki neytral zarracha orasida ta`sir etuvchi kuchlarga o`xshaydi. Molekulalararo kuchlarning kelib chiqish sabablaridan biri dipollar orasidagi o`zaro ta`sir (Debay effekti), ikkinchisi bir molekulaning ikkinchi molekula ta`sirida qutblanishi (Keezom effekti) va uchinchisi- maxsus dispersion kuchlarning ( F.London kuchlarining ) paydo bo`lishidir.