بررسي تجربي پايدارسازي سوسپانسيون حاوي ميكروذرات زيركونيا با استفاده از روش ‌‌هاله نانوذرات

Experimental analysis on stabilization of zirconia microparticles suspension using nanoparticle halo mechanism

بسياري از فرايندهاي صنعتي در مراحل مياني توليد، محصول نهايي يا پسماند، شامل سوسپانسيون مي‌باشند. ناپايداري سوسپانسيون‌ها مشكل عمده فرايندهاي حاوي سوسپانسيون است. كار حاضر نتيجه يك تحقيق آزمايشگاهي است كه به بررسي اثر هاله نانوذرات سيليكا بر پايدارسازي سوسپانسيون ميكروذرات زيركونيا پرداخته است. تاثير رفتار الكترواستاتيكي ميكروذرات و نانوذرات بر ميزان عملكرد روش پايدارسازي با هاله نانوذرات تحت آزمايش قرار گرفته است. براي سنجش پايداري سوسپانسيون‌ها از آزمايش كدورت استفاده شده است. كدورت سوسپانسيون‌ ميكروذرات، قبل و بعد از افزودن نانوذرات، در پي‌اچ‌هاي مختلف سنجيده شده است. نتايج آزمايش كدورت نشان مي‌دهد كه افزودن نانوذرات به سوسپانسيون حاوي ميكروذرات، در تمام مقادير پي‌اچ باعث افزايش پايداري مي‌شود. اين پايداري به تشكيل هاله نانوذرات به دور ميكروذرات برمي‌گردد كه توسط دستگاه ميكروسكوپ الكتروني روبشي مشاهده شده است. هاله نانوذرات باعث كاهش نيروي جاذبه واندروالس و افزايش بار الكترواستاتيك بين ميكروذرات مي‌شود. شدت پايدارسازي به دليل تفاوت در بار الكترواستاتيكي ذرات در پي‌اچ‌هاي مختلف، متفاوت است. بيش‌ترين پايدارسازي هنگامي رخ مي‌دهد كه ميكروذرات زيركونيا در نقطه ايزوالكتريك قرار دارند. وقتي ميكروذرات داراي بار كم هستند، چاه پتانسيلي اطراف آن‌ها عميق‌تر است و نانوذرات بيشتري تشكيل هاله را مي‌دهند. كمترين پايدارسازي نيز هنگامي رخ مي‌دهد كه ميكروذرات داراي پتانسيل زتاي زياد باشند و نيروي بين ميكروذرات و نانوذرات از نوع دافعه باشند.

In many industrial processes, in the middle stages of production, the final product or residuals contain aqueous suspensions. The instability of suspensions is one of the main challenges towards the mentioned processes. The present study is the result of an experimental investigation that analyzed the effect of nanoparticles on the stabilization of microsuspension. The effect of electrostatic behavior of micro and nanoparticles on the performance of the stabilization method by generation of nanoparticle halos was studied experimentally. The turbidity of microparticle suspension was measured before and after addition of nanoparticles at different electrostatic conditions. The results of experiments show that for all situations, the addition of nanoparticles increases the repulsive force between particles. The pertinent stability is due to the formation of nanoparticle halos, which have been observed experimentally. Nanoparticle halos decrease the Wan der Waals attractive force and increase the electrostatic charge of microparticles, consequently increasing the stability of the resultant suspension. The strength of the stability varies with difference in electrostatic situations due to the difference in the electric charge. When microparticles have relatively low electric charge, the potential sink around them is deeper and thus more nanoparticles form halos. The minimum stabilization also occurs when the microparticles have relatively high electric charge that increases the repulsive force between micro and nanoparticles.