Layering Phenomena in Colloidal Suspensions

Abstract

Aged suspensions of microspheres and two kaolinites exhibit several horizontal layers. Particle concentration is greater at the top of a layer; lower layer tops have increasing particle concentrations. Lower layers also settle more rapidly than upper layers; however, an increase in original suspension concentration results in a proportional increase in the particle concentration of comparable layers and causes comparable layers to settle at a slower rate. The average equivalent diameter of particles within and between kaolinite layers is identical. The maximum measured diameters are also identical. Microsphere layers show similar uniformity of average and maximum diameters. Ultimate settling of layers in suspension does not result in observable layers in the sediment. Data are interpreted as indicating that, in a colloidal suspension, particles interact to become observable as definite horizontal layers. A sequence of mechanisms is proposed for layer formation.

Résumé

Des suspensions vieillissantes de microsphères et deux kaolins présentent plusieurs couches horizontales. La concentration des particules est plus grande en haut d’une couche; le haut des couches inférieures ont des concentrations de particules croissantes. Les couches inférieures décantent plus rapidement que les couches supérieures; toutefois, une hausse de la concentration d’origine des suspensions entraîne une élévation proportionnelle de la concentration des particules des couches comparables qui se mettent alors au repos plus lentement. Le diamètre moyen équivalent des particules à l’intérieur et entre les couches de kaolin est identique. Les diamètres maximaux mesurés sont aussi identiques. Une dernière décantation des couches en suspension ne donne pas pour résultat des couches observables dans les sédiments. Les données sont interprétées comme indiquant le fait que dans une suspension colloïdale les particules agissent entre elles pour donner des couches horizontales définies observables. On propose un mécanisme cyclique pour la formation des couches.

Kurzreferat

Gealterte Suspensionen von Mikrosphären und zwei Kaoliniten weisen mehrere horizontale Schichten auf. Die Teilchenkonzentration ist oben in der Schicht größer. Je tiefer die Schicht umso größer is die Teilchenkonzentration oben in der Schicht. Die unteren Schichten setzen sich auch schneller ab als die oberen Schichten. Eine Erhöhung der ursprünglichen Suspensionskonzentration führt jedoch zu einer proportionalen Erhöhung der Teilchenkonzentration vergleichbarer Schichten und hat zufolge, daß sich solche langsamer absetzen. Der durchschnittliche äquivalente Durchmesser von Teilchen innerhalb und zwischen Kaolinitschichten ist identisch. Die maximalen gemessenen Durchmesser sind ebenfalls identisch. Mikrosphärenschichten zeigen eine ähnliche Gleichmäßigkeit, was die durchschnittlichen und Maximaldurchmesser anbelangt. Die endgültige Absetzung der Schichten in Suspensionen führt nicht zu erkennbaren Schichten in dem Sediment. Die Daten weisen darauf hin, daß Teilchen in einer kolloidalen Suspension so zusammen wirken, daß sie als definitive horizontale Schichten kenntlich werden. Eine Folge von Mechanismen für die Schichtenbildung wird vorgeschlagen.

Резюме

Подвергшиеся старению суспензии каолинитовых микросфер и частиц двух хорошо окристаллизованных каолинитов состоят из нескольких горизонтальных слоев. Концентрация частиц выше в верхней части каждого слоя; верхние части нижнего слоя отличаются возраста ющей концентрацией частиц. Нижние слои образуются более медленно, чем верхние; увеличе ние начальной концентрации в суспензии имеет следствием пропорцианальное увеличение концентрации частиц в сопоставимых слоях и более медленное их формирование. Средний эквивалентный диаметр частиц в каолинитовых слоях и между ними одинаков. Максимальные измеренные величины диаметра частиц также одинаковы. Слои микросфер обнаруживают аналогичное единообразие средних и максимальных диаметров. Окончательное формирование слоев в суспензии не приводит к образованию осадка, состоящего из различных слоев. Полученные данные рассматриваются как указание на то, что в коллоидной суспензии частицы взаимодействуют с образованием различимых горизонтальных слоев. Предложено объяснение последовательного механизма образования слоев.