Для суспензий характерен ряд процессов, не свойственных коллоидным системам или протекающих у последних иначе, чем у суспензии. К таким процессам относятся седиментация, флотация, фильтрация и кольматация.
К суспензиям при достаточном содержании влаги относятся почвы и грунты, цементные и известковые растворы, применяемые в строительстве. Суспензиями являются взвеси пигментов в органических средах, применяющихся в качестве масляных красок и цветных лаков, взвеси графита и угля, используемые для создания центров кристаллизации с целью предотвращения образования накипи в котлах и т.д.
2. Эмульсии. Способы получения и стабилизации. Прямые и обратные эмульсии, обращение фаз в эмульсиях, эмульгаторы и деэмульгаторы. Применение эмульсии
Эмульсии – это дисперсные системы, образованные двумя взаимно нерастворимыми жидкостями. Их получают как конденсационными, так и диспергационными методами.
Отличительной особенностью не слишком концентрированных эмульсий является сферическая форма частиц.
Существуют лиофобные и лиофольные – критические эмульсии.
Критические эмульсии – это системы, образующиеся из двух ограниченно смешивающихся жидкостей при температурах, близких к критической температуре смешения, когда поверхностное натяжение на границе фаз становится весьма малым и тепловое движение молекул уже достаточно для диспергирования одной жидкости в другой.
Лиофобные эмульсии классифицируют:
- по полярности дисперсной фазы и дисперсной среды и различают:
1 эмульсии неполярной или слабополярной жидкости в полярной – эмульсии первого рода (прямые);
2 эмульсии полярной жидкости в неполярной – эмульсии второго рода (обратные).
- по концентрации дисперсной фазы в системе эмульсии делят на:
1 разбавленные эмульсии – системы жидкость-жидкость, содержащие до 0,1% дисперсной фазы, обладающие характерными свойствами;
2 концентрированные эмульсии – система жидкость-жидкость со сравнительно значительным содержанием дисперсной фазы, вплоть до 74 %.
3 Высококонцентрированные (желатинированные) эмульсии – с содержанием дисперсной фазы выше, чем 74 %. Их можно приготовить с очень большим содержанием дисперсной фазы и соответственно с ничтожным содержанием дисперсной среды.
Эмульсии агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной энергии на межфазной поверхности. На агрегативную устойчивость эмульсий сильнее всего влияют природа и содержание в системе эмульгатора. Эффективность эмульгатора характеризуется специальным числом – гидофильно-липофильным балансом. Если число ГЛБ лежит в пределах 3-6, образуется эмульсия обратная. Эмульгаторы с числом ГЛБ 8-13 дают прямую эмульсию.
Часто перед технологом стоит задача не получить эмульсию, а наоборот, предупредить ее возникновение или разрушить (деэмульгировать) уже образовавшуюся систему. Разрушение всех эмульсий можно достичь введением в систему ПАВ, вытесняющего из адсорбционного слоя эмульгатор, но неспособного стабилизовать эмульсию. Эмульсии можно также разрушить центрифугированием, фильтрованием, электрофорезом.
В пищевой промышленности к эмульсиям принадлежат молочные продукты, маргарин, майонез, различные соусы. В фармацевтической промышленности многие лекарства применяются в виде эмульсий.
3. Пены. Способы получения и стабилизации. Применение пен. Пеногашение
Пены свободнодисперсные системы, состоящие из газообразной дисперсной фазы и жидкой дисперсной среды.
Пены получают диспергационными и конденсационными методами. Пена получается при диспергировании газа в жидкость из узкого отверстия – струя газа разрывается и разбивается на пузырьки. Пена образуется и при механическом перемешивании газа с жидкостью, что можно наблюдать при флотации, стирки и др. процессах. Устойчивость пен обеспечивается с помощью стабилизаторов, в качестве которых применяется ПАВ.
Пены применяются при флотации, при стирке, в противопожарном деле.
4. Аэрозоли. Способы получения и стабилизации. Особенности аэрозолей и их применение. Необходимость и способы разрушения аэрозолей
Аэрозоли – дисперсные системы с газообразной дисперсной средой и взвешенными или жидкими частицами. По методам получения они подразделяются на:
· диспергационные, образующиеся при измельчении и распылении веществ;
· конденсационные, получаемые конденсацией из пересыщенных паров и в результате реакций, протекающих в газовой фазе.
По агрегатному состоянию и размерам частиц дисперсной фазы аэрозоли делят на:
· туманы – системы с жидкой дисперсной фазой, размер частиц 10-0,1мкм;
· пыли – системы с твердыми частицами размером больше 10мкм;
· дымы – размер твердых частиц, которых находится в пределах 10-0,001мкм.
В практике «дым» означает аэродисперсную систему, возникающую при сгорании топлива и содержащие твердые частицы сажи и золы и жидкие частицы продуктов перегонки топлива и капли воды, образовавшиеся в результате конденсации водяного пара.
Туманы имеют частицы правильной сферической формы, а пыли и дымы содержат твердые частицы самой разнообразной формы.
Аэрозоли – сравнительно сильно разреженные системы, обладающие малым коэффициентом внутреннего трения дисперсионной среды.
Аэрозоли, обладая при высокой дисперсности достаточной седиментационной устойчивостью, обычно являются весьма агрегативно-неустойчивыми системами, и в них всегда идет процесс коагуляции.
На скорость разрушения систем с газовой дисперсионной средой влияют такие факторы, как: частота столкновения частиц, полидисперсность, анизодиаметрическая форма частиц. Разрушение аэрозолей ускоряется при наличии в них противоположно заряженных частиц. Наоборот, если частицы аэрозолей обладают одинаковым по знаку и достаточно большим по величине зарядом, то наблюдается рассеяние частиц.
Природные аэрозоли – это облака и туманы, определяют выпадение осадков и в значительной степени обуславливают климат того или иного района. Пыльца растений, споры бактерий и плесени, а также легкие семена переносятся в природе в форме аэрозоля.
Литература
1. Пасынский А.Г. Коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1968.
2. Кузнецов В.В. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа - 1968.
3. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1975.
4. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1982.
5. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – Л.: Химия, 1974.