বিশ্লেষণের অবক্ষেপন পদ্ধতির সারমর্ম হল যে হারে কণা স্থির হয় তা পরিমাপ করা (প্রধানত একটি তরল মাধ্যম থেকে)। এবং সেটলিং হারের মান ব্যবহার করে, এই কণাগুলির আকার এবং তাদের নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল গণনা করা হয়। এই পদ্ধতিটি বিভিন্ন ধরণের বিচ্ছুরণ সিস্টেমের কণার পরামিতি নির্ধারণ করে, যেমন সাসপেনশন, অ্যারোসল, ইমালশন, অর্থাৎ যেগুলি বিভিন্ন শিল্পের জন্য ব্যাপক এবং গুরুত্বপূর্ণ।
বিচ্ছুরণের ধারণা
বিভিন্ন উৎপাদন প্রক্রিয়ায় পদার্থ এবং উপকরণের বৈশিষ্ট্য চিহ্নিতকারী প্রধান প্রযুক্তিগত পরামিতিগুলির মধ্যে একটি হল তাদের সূক্ষ্মতা। এটি অগত্যা রাসায়নিক প্রযুক্তির জন্য যন্ত্রপাতি নির্বাচনের সময়, বিভিন্ন খাদ্য পণ্যের উত্পাদন ইত্যাদির ক্ষেত্রে বিবেচনা করা হয়। এটি শুধুমাত্র এই কারণেই নয় যে পদার্থের কণাগুলির হ্রাসের সাথে, পর্যায়গুলির পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল বৃদ্ধি পায় এবং তাদের মিথস্ক্রিয়ার হার বৃদ্ধি পায়, তবে এই ক্ষেত্রেও সিস্টেমের কিছু বৈশিষ্ট্য পরিবর্তন হয়।. বিশেষ করে, দ্রবণীয়তা বৃদ্ধি পায়, প্রতিক্রিয়াশীলতা বৃদ্ধি পায়পদার্থ, ফেজ পরিবর্তনের তাপমাত্রা হ্রাস পায়। অতএব, বিভিন্ন সিস্টেমের বিচ্ছুরণ এবং অবক্ষেপণ বিশ্লেষণে পরিমাণগত বৈশিষ্ট্যগুলি খুঁজে বের করা প্রয়োজন হয়ে উঠেছে।
বিচ্ছুরিত পর্যায়ে কণার আকারগুলি কীভাবে সম্পর্কিত তার উপর নির্ভর করে, সিস্টেমগুলিকে মনোডিসপারস এবং পলিডিসপারসে বিভক্ত করা হয়। পূর্বে একই আকারের কণা একচেটিয়াভাবে গঠিত। এই ধরনের বিচ্ছুরণ ব্যবস্থা বেশ বিরল এবং বাস্তবে সত্যিকারের মনোডিস্পার্সের খুব কাছাকাছি। অন্যদিকে, বিদ্যমান বিচ্ছুরণ ব্যবস্থার সিংহভাগই পলিডিসপারস। এর মানে হল যে তারা আকারে ভিন্ন কণা নিয়ে গঠিত এবং তাদের বিষয়বস্তু একই নয়। বিচ্ছুরণ পদ্ধতির অবক্ষেপণ বিশ্লেষণের সময়, তাদের গঠনকারী কণার আকার নির্ধারণ করা হয়, তারপরে তাদের আকার বন্টন বক্ররেখা তৈরি করা হয়।
তাত্ত্বিক ভিত্তি
অবক্ষেপণ হল কণার বৃষ্টিপাতের প্রক্রিয়া যা বায়বীয় বা তরল মিডিয়াতে মহাকর্ষের ক্রিয়ায় বিচ্ছুরিত পর্যায় তৈরি করে। বিভিন্ন ইমালশনে কণা (ফোঁটা) ভাসলে অবক্ষেপণ বিপরীত হতে পারে।
গ্রাভিটি Fg গোলাকার কণার উপর কাজ করে হাইড্রোস্ট্যাটিক সংশোধন সূত্র ব্যবহার করে গণনা করা যেতে পারে:
Fg=4/3 π r3 (ρ-ρ0 ) g,
যেখানে ρ হল পদার্থের ঘনত্ব; r হল কণা ব্যাসার্ধ; ρ0 - তরল ঘনত্ব; g - ত্বরণবিনামূল্যে পতন।
ঘর্ষণ বল Fη, স্টোকস আইন দ্বারা বর্ণিত, কণার নিষ্পত্তিকে প্রতিহত করে:
Fη=6 π η r ᴠsed, যেখানে ᴠsed হল কণার বেগ এবং η হল তরল সান্দ্রতা।
কিছু সময়ে, কণাগুলি একটি স্থির গতিতে স্থির হতে শুরু করে, যা বিরোধী শক্তির সমতা দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয় Fg=Fη, যার মানে সমতাও সত্য:
4/3 π r3 (ρ-ρ0) g=6 π η r ·ᴠ sed. এটিকে রূপান্তর করে, আপনি একটি সূত্র পেতে পারেন যা কণার ব্যাসার্ধ এবং এর নিষ্পত্তির হারের মধ্যে সম্পর্ককে প্রতিফলিত করে:
r=√(9η/(2 (ρ-ρ0) g)) ᴠsed=K √ᴠ sed.
যদি আমরা বিবেচনা করি যে কণার গতিকে তার পথ H এর গতিপথের অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা যেতে পারে τ, তাহলে আমরা স্টোকস সমীকরণ লিখতে পারি:
ᴠশনি=N/t.
তাহলে কণাটির ব্যাসার্ধ সমীকরণের মাধ্যমে এর স্থির হওয়ার সময়ের সাথে সম্পর্কিত হতে পারে:
r=K √N/t.
তবে, এটি লক্ষণীয় যে অবক্ষেপণ বিশ্লেষণের এই ধরনের একটি তাত্ত্বিক ন্যায্যতা বেশ কয়েকটি শর্তের অধীনে বৈধ হবে:
- কঠিন কণার আকার 10–5 থেকে 10–2 দেখুন
- কণা অবশ্যই গোলাকার হতে হবে।
- কণাগুলোকে অবশ্যই স্থির গতিতে চলতে হবে এবং প্রতিবেশী কণা থেকে স্বাধীন হতে হবে।
- ঘর্ষণ একটি বিচ্ছুরণ মাধ্যমের একটি অভ্যন্তরীণ ঘটনা হতে হবে৷
প্রকৃত সাসপেনশন প্রায়ই ধারণ করেযে কণাগুলি গোলাকার থেকে আকৃতিতে উল্লেখযোগ্যভাবে ভিন্ন, সেগুলি অবক্ষেপন বিশ্লেষণের উদ্দেশ্যে সমতুল্য ব্যাসার্ধের ধারণাটি প্রবর্তন করে। এটি করার জন্য, অধ্যয়ন করা সাসপেনশনে বাস্তবের মতো একই উপাদান দিয়ে তৈরি অনুমানমূলক গোলাকার কণার ব্যাসার্ধ এবং একই গতিতে সেট করা গণনা সমীকরণে প্রতিস্থাপিত হয়।
বাস্তবে, বিচ্ছুরিত সিস্টেমে কণাগুলি আকারে ভিন্ন, এবং অবক্ষেপন বিশ্লেষণের প্রধান কাজটিকে বলা যেতে পারে তাদের মধ্যে কণার আকার বন্টনের বিশ্লেষণ। অন্য কথায়, পলিডিসপারস সিস্টেমের অধ্যয়নের সময়, বিভিন্ন ভগ্নাংশের আপেক্ষিক বিষয়বস্তু পাওয়া যায় (একটি কণার সেট যার আকার একটি নির্দিষ্ট ব্যবধানে থাকে)।
অবক্ষেপণ বিশ্লেষণের বৈশিষ্ট্য
অবক্ষেপণ দ্বারা বিচ্ছুরিত সিস্টেমের বিশ্লেষণ সম্পাদনের বিভিন্ন পদ্ধতি রয়েছে:
- একটি মহাকর্ষীয় ক্ষেত্রে পর্যবেক্ষণ করা যে গতিতে কণাগুলি একটি শান্ত তরলে স্থির হয়;
- একটি তরল জেটে প্রদত্ত আকারের কণার ভগ্নাংশে তার পরবর্তী বিভাজনের জন্য সাসপেনশন আন্দোলন;
- চূর্ণ পদার্থের নির্দিষ্ট কণার আকার সহ ভগ্নাংশে বিভাজন, বায়ু পৃথকীকরণ দ্বারা সঞ্চালিত হয়;
- একটি কেন্দ্রাতিগ ক্ষেত্রে অত্যন্ত বিচ্ছুরিত সিস্টেমের হ্রাসের পরামিতি পর্যবেক্ষণ করা।
বিশ্লেষণের প্রথম সংস্করণটি সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত একটি। এটির বাস্তবায়নের জন্য, অবক্ষেপণের হার নিম্নলিখিত যে কোনো পদ্ধতি দ্বারা নির্ধারিত হয়:
- অণুবীক্ষণ যন্ত্র দিয়ে দেখা;
- জমে থাকা পলির ওজন;
- মীমাংসা প্রক্রিয়ার একটি নির্দিষ্ট সময়ের মধ্যে বিচ্ছুরিত পর্যায়ের ঘনত্ব নির্ধারণ করা;
- নিমিত হওয়ার সময় হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ পরিমাপ করা;
- সেটেলিং পিরিয়ডের সময় সাসপেনশনের ঘনত্ব নির্ধারণ করা।
সাসপেনশন ধারণা
সাসপেনশনগুলিকে একটি কঠিন বিচ্ছুরিত পর্যায় দ্বারা গঠিত মোটা সিস্টেম হিসাবে বোঝা যায়, যার কণার আকার 10-5 সেমি, এবং একটি তরল বিচ্ছুরণ মাধ্যম। সাসপেনশনগুলিকে প্রায়ই তরল পদার্থে গুঁড়ো পদার্থের সাসপেনশন হিসাবে চিহ্নিত করা হয়। আসলে, এটি সম্পূর্ণ সত্য নয়, যেহেতু স্লারিগুলি পাতলা সাসপেনশন। কঠিন পর্যায়ের কণাগুলি গতিগতভাবে স্বাধীন এবং তরলে অবাধে চলাচল করতে পারে।
বাস্তবে (ঘনবদ্ধ) সাসপেনশন, প্রায়ই পেস্ট বলা হয়, কঠিন কণা একে অপরের সাথে যোগাযোগ করে। এটি একটি নির্দিষ্ট স্থানিক কাঠামো গঠনের দিকে পরিচালিত করে।
আরেক ধরণের বিচ্ছুরিত সিস্টেম রয়েছে যা কঠিন বিচ্ছুরিত পর্যায় এবং তরল বিচ্ছুরণ মিডিয়া দ্বারা গঠিত হয়। তাদের লাইসোল বলা হয়। যাইহোক, কণার আকার অনেক ছোট (10-7 থেকে 10-5 সেমি)। এই বিষয়ে, তাদের মধ্যে অবক্ষেপণ নগণ্য, তবে লাইসোলগুলি ব্রাউনিয়ান গতি, অভিস্রবণ এবং প্রসারণের মতো ঘটনা দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। সাসপেনশনের অবক্ষেপণ বিশ্লেষণ তাদের গতিগত অস্থিরতার উপর ভিত্তি করে। এর মানে হল যে সাসপেনশনগুলি বিচ্ছুরণ মাধ্যমের কণাগুলির সূক্ষ্মতা এবং ভারসাম্য বিতরণের মতো পরামিতিগুলির সময়ের পরিবর্তনশীলতার দ্বারা চিহ্নিত করা হয়৷
পদ্ধতি
একটি ফয়েল কাপের সাথে টর্শন ব্যালেন্স ব্যবহার করে অবক্ষেপণ বিশ্লেষণ করা হয়(ব্যাস 1-2 সেমি) এবং একটি লম্বা গ্লাস। বিশ্লেষণ শুরু করার আগে, কাপটি একটি বিচ্ছুরণ মাধ্যমে ওজন করা হয়, এটি একটি ভরা বীকারে ডুবিয়ে ভারসাম্য বজায় রাখে। এর সাথে, এর নিমজ্জনের গভীরতা পরিমাপ করা হয়। এর পরে, কাপটি সরানো হয় এবং দ্রুত পরীক্ষা সাসপেনশন সহ একটি গ্লাসে স্থাপন করা হয়, যখন এটি ভারসাম্য বিমের হুকে ঝুলতে হবে। একই সময়ে, স্টপওয়াচ শুরু হবে। সারণীতে সময়মত নির্বিচারে বৃষ্টিপাতের ভরের ডেটা রয়েছে৷
| অধ্যয়ন শুরু থেকে সময়, s | পলি সহ কাপের ভর, g | পলির ভর, g | 1/t, c-1 | অবক্ষেপণ সীমা, g |
টেবিল ডেটা ব্যবহার করে, গ্রাফ পেপারে একটি অবক্ষেপণ বক্ররেখা আঁকুন। স্থির কণার ভর অর্ডিনেট অক্ষ বরাবর প্লট করা হয়, এবং সময় অ্যাবসিসা অক্ষ বরাবর প্লট করা হয়। এই ক্ষেত্রে, একটি পর্যাপ্ত স্কেল নির্বাচন করা হয় যাতে আরও গ্রাফিকাল গণনা করা সুবিধাজনক হয়।
কার্ভ বিশ্লেষণ
একটি মনোডিসপারস মিডিয়ামে, কণার নিষ্পত্তির হার একই হবে, যার মানে সেটলিং অভিন্নতা দ্বারা চিহ্নিত করা হবে। এই ক্ষেত্রে অবক্ষেপণ বক্ররেখা রৈখিক হবে৷
পলিডিসপারস সাসপেনশনের নিষ্পত্তির সময় (যা বাস্তবে ঘটে), বিভিন্ন আকারের কণাগুলি নিষ্পত্তির গতিতেও ভিন্ন হয়। এটি সেটলিং লেয়ারের সীমানা ঝাপসা করে গ্রাফে প্রকাশ করা হয়েছে।
অধীন বক্ররেখা প্রক্রিয়া করা হয় এটিকে কয়েকটি ভাগে ভাগ করে এবং স্পর্শক অঙ্কন করে। প্রতিটি স্পর্শক একটি পৃথক এর অবনমনকে চিহ্নিত করবেসাসপেনশনের মনোডিসপারস অংশ।
কণা আকার বিতরণের সাধারণ ধারণা
শিলায় একটি নির্দিষ্ট আকারের কণার পরিমাণগত বিষয়বস্তুকে সাধারণত গ্রানুলোমেট্রিক রচনা বলা হয়। ছিদ্রযুক্ত মিডিয়ার কিছু বৈশিষ্ট্য এটির উপর নির্ভর করে, উদাহরণস্বরূপ, ব্যাপ্তিযোগ্যতা, নির্দিষ্ট পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল, ছিদ্র ইত্যাদি। এই বৈশিষ্ট্যগুলির উপর ভিত্তি করে, পালাক্রমে, শিলা আমানত গঠনের জন্য ভূতাত্ত্বিক অবস্থা সম্পর্কে উপসংহার টানা যেতে পারে। এই কারণেই পাললিক শিলাগুলির অধ্যয়নের প্রথম ধাপগুলির মধ্যে একটি হল গ্রানুলোমেট্রিক বিশ্লেষণ৷
এইভাবে, তেলের সংস্পর্শে থাকা বালির গ্রানুলোমেট্রিক গঠন বিশ্লেষণের ফলাফল অনুসারে, তারা তেলক্ষেত্র অনুশীলনে সরঞ্জাম এবং কাজের পদ্ধতি বেছে নেয়। এটি কূপে বালি প্রবেশ করতে বাধা দেওয়ার জন্য ফিল্টার নির্বাচন করতে সাহায্য করে। সংমিশ্রণে কাদামাটি এবং কোলয়েডাল-বিচ্ছুরিত খনিজগুলির পরিমাণ আয়নগুলির শোষণের প্রক্রিয়া এবং সেইসাথে জলে পাথরের ফুলে যাওয়ার মাত্রা নির্ধারণ করে৷
শিলার গ্রানুলোমেট্রিক গঠনের পাললিক বিশ্লেষণ
এই কারণে যে অবক্ষেপণের নীতির উপর ভিত্তি করে বিচ্ছুরণ পদ্ধতির বিশ্লেষণের অনেক সীমাবদ্ধতা রয়েছে, শিলা গঠনের গ্রানুলোমেট্রিক অধ্যয়নের জন্য এর বিশুদ্ধ আকারে ব্যবহার যথাযথ নির্ভরযোগ্যতা এবং নির্ভুলতা প্রদান করে না। আজ এটি কম্পিউটার প্রোগ্রাম ব্যবহার করে আধুনিক সরঞ্জাম ব্যবহার করে সঞ্চালিত হয়৷
এরা শুরুর স্তর থেকে শিলা কণা অধ্যয়নের অনুমতি দেয়, আপনাকে ক্রমাগত জমা রেকর্ড করতে দেয়পলল, সমীকরণ দ্বারা আনুমানিক ব্যতীত, অবক্ষেপণের হার সরাসরি পরিমাপ করুন। এবং, কম গুরুত্বপূর্ণ নয়, তারা অনিয়মিত আকারের কণাগুলির অবক্ষেপণের অধ্যয়নের অনুমতি দেয়। নমুনার মোট ভরের উপর ভিত্তি করে কম্পিউটার দ্বারা এক বা অন্য আকারের ভগ্নাংশের শতাংশ নির্ধারণ করা হয়, যার অর্থ বিশ্লেষণের আগে এটি ওজন করার প্রয়োজন নেই।
