Clay particle sizing by electrically-induced birefringence

Abstract

Under the influence of a pulsed field, dilute clay sols become birefringent as the particles undergo orientational order. The rate of decay of the birefringence on removal of the field is characteristic of the particle geometry. Measurement of the decay rates under two specific experimental conditions provides sufficient information from which the particle-size distribution can be evaluated in terms of a two-parameter function. Experimental data are reported and analysed in terms of a log-normal distribution of particle sizes for attapulgite (rods), kaolinite (discs) and halloysite (ellipsoids) sols and compared with success to electron microscopic data. The ability of the method to determine size distributions in terms of the major dimensions of the clay particles, rather than those of the often used equivalent sphere, is highlighted.

Resume

Sous l'influence d'un champ électrique pulsé, des suspensions diluées d'argiles deviennent biréfringentes au fur et à mesure que les particules s'orientent. La vitesse de diminution de la biréfringence après coupure du champ est caractéristique de la géométrie de la particule. La mesure de ces vitesses sous deux conditions expérimentales spécifiques fournit suffisamment d'informations pour évaluer la distribution de tailles des particules sous forme d'une fonction à deux paramètres. Des valeurs expérimentales sont présentées et analysées sous forme d'une distribution log-normale des tailles de particules pour des suspensions d'attapulgite (bâtonnets), de kaolinite (disques) et d'halloysite (éllipsoïdes); ces résultats sont comparés avec succès à des mesures par microscopie électronique. On insiste sur la possibilité de la méhode de déterminer des distributions de taille en tenant compte des dimensions majeures des particules argileuses alors qu'usuellement on se contente du modèle de la sphère équivalente.

Kurzreferat

Unter dem Einfluß eines pulsierenden elektrischen Feldes werden verdünnte Tonsuspensionen doppelbrechend, wenn sich die Teilchen orientieren. Aus der Geschwindigkeit der Abnhame dieser Doppelbrechung beim Abschalten des elektrischen Feldes bei zwei unterschiedlichen Versuchsbedingungen kann die Geometrie der Teilchen bzw. die Teilchengrößenverteilung als Funktion zweier Parameter abgeleitet werden. Die experimentellen Datan für Sole von Attapulgit (Leisten), Kaolinit (Scheiben) und Halloysit (Ellipsoide) werden mitgeteilt, auf der Basis einer log-normalen Korngrößenverteilung ausgewertet und mit elektronenmikroskopischen Werten verglichen. Die Fähigkeit der Methode, dir Korngrößenverteilung auch bei von der Kugelgestaltabweichenden Teilchen zu bestimmen, wird hervorgehoben.

Resumen

Bajo la influencia de un campo eléctrico pulsado las suspensiones diluídas de arcillas se hacen birrefringentes como consecuencia de la orientación preferencial de las partiículas. La velocidad de disminución de la birrefringencia, cuando se elimina el campo eléctrico, depende de la geometría de las partículas. A partir de medidas de estas velocidades para dos condiciones experimentales específicas, es posible determinar la distribución de tamaños de partícula en términos de una función con des parámetros. Los resultados experimentales expresados en forma de distribución logaritmica de tamaños de partícula, para suspensiones de palygorskita (fibras), caolinita (discos) y haloisita (elipsoides), concuerdan con los obtenidos por microscopía electrónica. El método permite obtener distribuciones de tamaño en términos de las dimensiones mayores de las partículas de arcillas, lo cual compara favorablemente este método con los más usuales en los que el tamaño de partícula se obtiene como diámetro de la esfera equivalente.