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La teoria DLVO permette di studiare l’interazione tra due particelle in un liquido e quindi definire le condizioni di stabilità della sospensione. Prese due particelle si definiscono la forza e il potenziale di attrazione (agente a lunga distanza, dipendente dalle forze di Van der Waals) e di repulsione (legato all’interazione tra i doppi strati elettrici a breve distanza e che ha effetto solo per una distanza fra le particelle R <15 κ-1).

Il potenziale di attrazione può essere inteso come la sommatoria delle interazioni fra gli atomi(molecole di una particella e quelli dell’altra. La costante di Hamaker quantifica l’interazione. e ovviamente dipende dal materiale e dal mezzo.

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L’interazione tra le due particelle dipende dalla loro dimensione e dalla concentrazione della soluzione. Particelle molto fini tendono a collassare su se stesse e quindi a destabilizzare la sospensione. Lo stesso accade all’aumentare della concentrazione degli ioni in soluzione. Questo perché la barriera repulsiva (di limitata estensione) può essere agevolmente superata tenendo conto che il mito delle particelle è di tipo termico (moto browniano) e la velocità di collassamento (coagulazione) è proporzionale a exp(-UT/kT). Riassumendo…. per avere un’alta barriera di potenziale è necessario: • Diminuire la concentrazione e la valenza degli ioni in soluzione • Aumentare il potenziale di superficie • Aumentare il raggio delle particelle

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Il diagramma del potenziale presenta in genere due minimi e un massimo (barriera repulsiva). Quest’ultimo decresce (da a ad e nel riquadro) se aumenta la concentrazione o la valenza degli ioni presenti, se diminuiscono il potenziale di superficie (pH vicino al punto isoelettrico) o la dimensione delle particelle.

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La coagulazione (non desiderata) avviene a causa del superamento della barriera repulsiva a causa dei moti browniani. Per convenzione si ha coagulazione quando il potenziale zeta è inferiore a 25 mV. In questo caso i moti browniani fanno superare la barriera repulsiva. La coagulazione può essere favorita con l’aggiunta di ioni (come Li+, Mg2+, SO4

2-, Ca2+ - agenti coagulanti -). Questi generano ioni la cui efficacia dipende dalla carica e dalla dimensione una volta idratati (solvatati).

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Il sistema è deflocculato (ovvero si ha una sospensione stabile) quando il potenziale zeta è, per convenzione, superiore a 25 mV. La deflocculazione può essere promossa con l’adsorbimento di ioni polivalenti che aumentano la carica superficiale ovvero il potenziale zeta. La deflocculazione ha per esempio fondamentali influenze sulla sulla viscosità della sospensione.

Importante è l’effetto del pH. Considerando per esempio del polimetacrilato di sodio, la sua dissociazione varia sensibilmente con pH così come varia la carica superficiale, per esempio ancora, di particelle di allumina. Di conseguenza varierà la quantità di polimetracrilato (carico negativamente) che sarà adsorbito sulla superficie delle polveri e anche la struttura dello strato adsorbito.

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La deflocculazione può essere favorita anche dall’adsorbimento di polimeri (agenti disperdenti) che tengono separate le particelle per via dell’ingombro. Tali polimeri sono molto simili ai tensioattivi avendo una testa polare che si lega alla particella carica ( in generale impediscono il raggiungimento del minimo primario).