Устойчивость и получение пен

Пены - термодинамические неустойчивые лиофобные дисперсные системы. Избыточная поверхностная энергия вызывает процессы, которые ведут к увеличению размеров пузырьков, уменьшению дисперсности пены и ее разрушению и определяют агрегативную неустойчивость пен.

Основной параметр, характеризующий агрегативную устойчивость пен, является скорость уменьшения в единице объема пены удельной поверхности или увеличение размера пузырьков.

На практике оценку агрегативной и седиментационной устойчивости пен проводят при помощи коэффициента устойчивости К_у:

К_у = t_р/V_п, (14.4)

V_п - первоначальный объем пены, t_р - время разрушения пены.

Коэффициент устойчивости определяют по времени жизни столбика пены высотой 3-5 см.

Пенам придают устойчивость ПАВ.

Для получения пен и для придания им устойчивости применяют пенообразователи. Два типа пенообразователей:

1.Дают малоустойчивые пены - спирты, ПАВ, не обладающие моющим действием.

2.Мыла и синтетические ПАВ.

Факторы, определяющие устойчивость пен:

1.Кинетические.

2.Структурно-механические.

3.Термодинамические.

На практике иногда нужно исключить пенообразование. Для разрушения образующейся пены применяют механические, физические и химические способы.

Механические - струя воздуха. Физические - термическое воздействие. Химические - применение веществ-пеногасителей (жиры, масла).

АЭРОЗОЛИ

Аэрозоли - дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы находятся во взвешенном состоянии. Дисперсионная среда - газ, дисперсная фазы - твердая.(Т/Г).

Классификация аэрозолей

Дисперсная фаза

Обозначение

Название

твердая

Т/Г

Дым, пыль

жидкая

Ж/Г

Туман, капли

твердая и жидкая

Т, Ж/Г

Смог

пена

Ж, Г/Г

Жидкая аэрозольная пена

Т, Г/Г

Твердая аэрозольная пена

газовые образования

Г/Г*

Газовые гидраты

твердая

Т/

Космическая пыль

Образование и свойства аэрозолей

Концентрация и размеры частиц дисперсной фазы все время меняются.

Дисперсионная среда аэрозолей - газ, это обуславливает электрический заряд аэрозольных частиц. Электрические заряды возникают в результате трения твердых частиц при образовании аэрозолей, при дроблении жидкостей.

Электрические свойства аэрозолей отличаются от электрических свойств золей и суспензий. Здесь не образуется ДЭС, заряд частиц не компенсируется, является избыточным, частицы могут иметь заряды различного знака.

Агрегативная устойчивость аэрозолей также обусловлена особенностями газовой дисперсионной среды. Подвижность частиц в газовой среде в отсутствии электростатических сил отталкивания приводит к тому, что вероятность e, которая характеризует кинетику коагуляции, равна или близка к единице. Это означает, что процесс идет по механизму быстрой коагуляции. В результате коагуляции частицы укрупняются и образуются агрегаты.

Оптические свойства

Интенсивность рэлеевского рассеяния света высокодисперсными аэрозолями зависит от показателя преломления дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Вязкость воздуха примерно в 1000 раз меньше вязкости воды, поэтому седиментационная устойчивость аэрозолей ниже, чем у суспензий.

Для аэрозолей характерны более интенсивное броуновское движение и диффузия, чем для золей.

Перевести частицы в аэрозольное состояние можно с помощью механических процессов или взрыва (Чернобыльская катастрофа - радиоактивное облако).

В атмосфере Земли возникновение аэрозолей происходит под действием воздушного потока.

На частицу, взвешенную в воздушном потоке, действует аэродинамическая сила. Препятствовать оседанию частиц будет сила трения и сила конвективных потоков.

Соотношение сил может быть различным, может изменяться во времени.

Наибольшее значение в жизни людей имеют атмосферные аэрозоли, которые возникают самопроизвольно или искусственно, например, при работе промышленных предприятий (промышленная пыль).

Ежегодно в среднем один квадратный километр земной поверхности посылает в атмосферу 20 т раздробленной массы, которая превращается в аэрозоли. Большая часть этой массы в Результате разрушения аэрозолей возвращается на Землю.

Устойчивость аэрозолей нарушается естественным путем за счет процессов осаждения под действием дождя, снега и т.п.

Применение аэрозолей

1.Парфюмерная промышленность.

2.Пищевая промышленность и т.п.

Аэрозоли имеют побочное действие: они легковоспламенимы, токсичны, поэтому в нормативные документы внесены ПДК (предельно допустимые концентрации) аэрозолей, превышение этих норм опасно для здоровья.

ПОРОШКИ

Порошки - это осадки аэрозолей или системы, полученные в результате диспергирования твердых материалов.

Сыпучие материалы могут быть превращены в аэрозоли под действием газового (воздушного) потока.