Методи одержання та практичне значення аерозолів

 

Аерозолі, як і інші колоїдні системи, можна отримати з допомогою методів конденсації і диспергування.

В основі всіх конденсаційних методів утворення аерозолів лежить конденсація пересиченої пари. В природі конденсацією водяної пари утворюються тумани та хмари.

До методів отримання аерозолів шляхом диспергування належать подрібнення і розтирання твердих тіл, розпилення рідин, а також отримання аерозолів внаслідок вибуху. Як правило, методами диспергування отримують більш низькодисперсні та більш полідисперсні аерозолі, ніж методами конденсації. В природі шляхом диспергування аерозолі утворюються внаслідок падіння великих мас води у водоспадах. В промисловості аерозолі утворюються під час роботи різноманітних машин-дробарок, млинів, вальців та ін.

Природні аерозолі-хмари і тумани мають велике значення для метеорології й сільського господарства, оскільки вони визначають опади, що значною мірою зумовлюють клімат того чи іншого району. Велике значення мають аерозолі і в біології - пилок рослин, спори бактерій і пліснява, а також легке насіння переносяться в природі у формі аерозолів.

Руйнування аерозолів можна досягнути за допомогою механічної дії, фільтрації, дії ультразвуку, та електричного поля.

 

11.5. Порошки

 

Порошки - це вільнодисперсні системи з газовим дисперсійним середовищем та твердою дисперсною фазою, яка складається з частинок розміром від 10^-8 до 10^{-4 м. Порошки, це як правило полідисперсні системи.}

Залежно від властивостей матеріалу та призначення порошки одержують різними методами, які поділяють на диспергаційні та конденсаційні.

Диспергаційні методи одержання порошків основані на процесах подрібнення твердих матеріалів. В основі конденсаційних методів виробництва порошків лежать процеси окиснення, відновлення, електролізу та інші, тому хімічний склад вихідних матеріалів і порошків не однаковий.

Газове дисперсійне середовище та висока концентрація твердих частинок надають порошкам властивості сипучих матеріалів. Оскільки між частинками порошку площа контакту є малою, тому в системі є канали та пустоти і порошки мають капілярну структуру.

Розміри частинок порошків змінюються в широкому інтервалі і залежно від них порошки поділяють на:

- пісок (діаметр частинок 20∙10^-3-10^-5 м);

- пил (діаметр частинок 2∙10^-5-10^-6 м);

- пудра (діаметр менше 2∙10^-6 м).

Порошки характеризуються такими властивостями, як: насипна густина, здатність до злипання та змочування, сипучість, гігроскопічність, абразивність, питома електрична провідність.

Насипна густина - це маса одиниці об’єму порошку, вільно насипаного в яку-небудь ємність.

Здатність до злипання - це здатність частинок порошку до утворення агрегатів. Ця властивість зумовлена когезійною взаємодією частинок порошку одна з одною.

Сипучістю називають рухливість частинок порошку одна відносно одної і здатність переміщатися під дією зовнішніх сил. Сипучість залежить від розмірів частинок, вологості та ступеня ущільнення.

Гігроскопічність та змочування порошків - це здатність порошку поглинати вологу з навколишнього середовища. Поглинання вологи призводить до зміни багатьох властивостей порошку. Гігроскопічність зумовлена розчинністю порошку у воді, але вона властива і деяким нерозчинним у воді порошкам. У цьому випадку поглинання вологи відбувається спочатку як адсорбція молекул води поверхнею частинок, а потім, як капілярна конденсація в твердих пористих тілах. Для того, щоб відбувалися ці процеси, поверхня частинок порошку повинна бути гідрофільною.

Вміст вологи в матеріалі виражають величинами вологості та вологовмісту. Вологістю називають відношення маси вологи в матеріалі до загальної маси матеріалу (сухої речовини разом з вологою). Вологовміст - це відношення маси вологи в матеріалі до маси абсолютно сухої речовини.

Гігроскопічність порошку можна зменшувати або збільшувати шляхом обробки його поверхнево-активними речовинами. Змочування твердих частинок порошку рідиною відбувається в тому випадку, коли воно призводить до зниження поверхневої енергії системи. Наявність або відсутність змочування залежить від співвідношення сил когезії та адгезії.

Абразивні властивості порошків та пилу характеризується твердістю частинок, їх формою, розмірами та густиною.

Електрична провідність порошків характеризується величиною питомого електричного опору (R_num). Залежно від значення (R_num) порошки поділяють на три групи: добре провідні, середньо провідні і мало провідні. Електрична провідність порошків залежить від вологості, температури, хімічного складу, розміру та щільності пакування частинок.

Дуже важливою характеристикою порошків є здатність до гранулювання. Гранулюванням називають процес утворення в порошкоподібній масі гранул кулеподібної або циліндричної форми, більш або менш однакових за величиною. Цей процес може відбуватися самочинно, оскільки при цьому зменшується поверхнева енергія Гіббса. Гранулювання широко використовується в технології виробництва порошкоподібних продуктів. Гранульовані продукти менше розпилюються та злежуються, більш стійкі при зберіганні, їх зручно фасувати та дозувати.

 

Контрольні питання

1. Які системи називаються суспензіями? Охарактеризуйте їх властивості.

2. Що являють собою явища фільтрації та кольматації?

3. Класифікація емульсій.

4. Властивості емульсій. Обернення фаз емульсій.

5. Методи визначення типу емульсії.

6. Способи отримання та руйнування емульсій.

7. Який механізм стабілізації емульсій поверхнево-активними речовинами? твердими порошками? Наведіть приклади.

8. Які системи називаються пінами? Охарактеризуйте практичне застосування пін.

9. Основні характеристики пін.

10. Механізм утворення і руйнування пін.

11. Фактори стабільності пін.

12. Які системи називаються аерозолями? Класифікація та властивості аерозолів.

13. Методи одержання та значення аерозолів.

14. Які системи називають порошками? Як їх класифікують?

15. Які характеристики порошків ви знаєте?