Εφαρμογές ζ-δυναμικού ▪ Σταθερότητα συστημάτων διασποράς ► λυόφιλα συστήματα (άργιλοι, σάπωνες) ΔG = ΔU – TΔS < 0  αυθόρμητος διασπορά ≡ αύξηση ΔS ► λυόφοβα συστήματα Wc >> Wa ΔG = ΔU – TΔS > 0  μη αυθόρμητος διασπορά Εξωτερικό έργο  Αύξηση της επιφανειακής ενέργειας (σ=dWc/dS, J/m2 ή erg/cm2) Ασταθές σύστημα → Συσσωμάτωση - Aggregation → Θρόμβωση - Coagulation → Κροκίδωση - Flocculation

DLVO θεωρία της σταθερότητας των κολλοειδών Deryagin και Landau Verwey και Overbeek Δυνάμεις Van der Waals  Δυνάμεις ηλεκτροστατικές Σταθερό αιώρημα Συσσωμάτωση

ψ’ ψh(x) = ψ’(x) + ψ”(x) ψ1 ψh ψ” x 0 h 2h

Ολική ενέργεια = Ενέργεια απωστικών + Ενέργεια ελκτικών δυνάμεων U = Urep +Ua γ – παράμετρος Debye 0 ≤ γ ≤ 1 Σταθερά Hamaker A ~ 10-12 erg

DLVO theory: Electrostatic stability Derjagin Landau Verwey Overbeek van der Waals attraction (VT/kT) ≥ 10: → “colloid stabiliy” electrostatic repulsion

ζ, mV Χαρακτηρισμός 0-4 Πολύ καλή συσσωμάτωση-κατακάθιση 5-10 Ευνοϊκή συσσωμάτωση-κατακάθιση 11-20 Κατώφλιο συσσωμάτωσης 21-30 Πλατό ελάχιστης σταθερότητας 31-40 Μέτρια σταθερότητα 41-50 Καλή σταθερότητα 51-61 Πολύ καλή σταθερότητα 61-80 Εξαιρετική σταθερότητα 81-125 Μέγιστη σταθερότητα

Συσσωμάτωση -Aggregation aqueous Al2O3 suspension at different pHs Θρόμβωση - Coagulation aqueous As2S3 sol with increasing background electrolyte concentraion (1:1 electrolyte, mM)

Θρόμβωση - Coagulation

Θρόμβωση - Coagulation The sol undergoes coagulation upon the addition of Al2(SO4)3 solution stable Fe(OH)3 sol

Typical thickness of the adsorption layer in case of electrostatic stabilization and steric stabilization (end-to-end distance . polymer layer thickness) (thickness of the electric double layer)

Mechanisms of coagulation perikinetic: collisions by Brownian motion differential settling (polydisperse suspensions) orthokinetic: induced collisions through stirring; shear

Colloid stability requires repulsive forces between colliding particles

Conformations of adsorbed polymer chains

Conformations of adsorbed polymer chains

Typical Polymer Adsorption Isotherms the effect of molecular weight

Κροκίδωση - Flocculation

▪ Βιομηχανία κεραμικών μικρό ιξώδες  καλή απαέρωση  συμπαγή και ανθεκτικά εκμαγεία Αιώρημα αργίλου Πύρωση Καλούπι χύτευση Προϊόν

▪ Βιομηχανία χρωμάτων φαρμάκων καλή διασπορά  μεγάλος χρόνος κατακάθισης

↓διήθηση ▪ Τεχνολογία απορρύπανσης Κολλοειδή απόβλητα ↓συσσωμάτωση ▪ Τεχνολογία απορρύπανσης Κολλοειδή απόβλητα ↓συσσωμάτωση Ίζημα ↓διήθηση Καθαρό νερό

▪ Παρασκευή χαρτοπολτού Διατήρηση του σχήματος των ινών (λεπτές και εκτεταμμένες)