Мікрогетерогенні системи

Суспензія

Суспензії - це дисперсні системи, в яких дисперсною фазою є частинки твердої речовини розміром більше 10 ^-7 м, а дисперсійним середовищем - рідина.

Умовно суспензії позначають у вигляді дробу: Т / Ж, у чисельнику якого вказується агрегатний стан фази, а в знаменнику - агрегатний стан середовища.

Можна дати суспензіям й інше визначення: суспензії - це суспензії порошків у рідинах.

Дане визначення, будучи менш формальним, ніж перше, ближче до реального життя вже тому, що сам термін «суспензія» (suspensio) в перекладі з позднелатінского означає «підвішування».

Формально суспензії від ліозолі (колоїдних розчинів) відрізняються тільки розмірами частинок дисперсної фази. Розміри твердих частинок у суспензіях (більше 10 ^-7 м) можуть бути на кілька порядків більше, ніж у ліозолі (10 ^-9 -10 ^-7 м). Це кількісне розходження обумовлює надзвичайно важливу особливість суспензій: в більшості суспензій частинки твердої фази не беруть участь в броунівському русі. Тому властивості суспензій істотно відрізняються від властивостей колоїдних розчинів; їх розглядають як самостійний вид дисперсних систем.

Розглядаючи надалі конкретні властивості суспензій, корисно зіставляти їх з аналогічними властивостями колоїдних розчинів, що вивчалися в попередніх розділах колоїдної хімії.

КЛАСИФІКАЦІЯ Суспензія

Суспензії поділяються за кількома ознаками.

1. За природою дисперсійного середовища:

органосуспензіі (дисперсійне середовище-органічна рідина),

водні суспензії.

2. За розмірами частинок дисперсної фази:

грубі суспензії (d> 10 ^-4 м),

тонкі суспензії (5 · 10 ^-7 <d <10 ^-4 м), каламуті (1 · 10 ^-7 <d <5 · 10 ^-7 м).

3. По концентрації частинок дисперсної фази: розбавлені суспензії (суспензії) і концентровані суспензії (пасти).

У розбавлених суспензіях частинки вільно переміщаються в рідині, зчеплення між частинками відсутнє і кожна частинка кінетично незалежна. Розбавлені суспензії - це вільнодисперсні безструктурні системи.

У концентрованих суспензіях (пастах) між частинками діють сили, що приводять до утворення певної структури (просторової сітки). Таким чином, концентровані суспензії - це связнодісперсние структуровані системи.

Конкретні значення концентраційного інтервалу, в якому починається структуроутворення, індивідуальні і залежать, в першу чергу, від природи фаз, форми частинок дисперсної фази, температури, механічних впливів. Механічні властивості розбавлених суспензій визначаються, головним чином, властивостями дисперсійного середовища, а механічні властивості связнодісперсних систем визначаються, крім того, властивостями дисперсної фази і числом контактів між частинками.

МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ розбавлених суспензій

Суспензії, так само як і будь-яку іншу дисперсну систему, можна отримати двома групами методів:

з боку грубодисперсних систем - диспергационними методами,

з боку істинних розчинів - конденсаційними методами.

Розглядаючи конкретні методи отримання суспензій, корисно згадати, що суспензії - це суспензії порошків в рідині. Отже, найбільш простим і широко поширеним як в промисловості, так і в побуті методом отримання розбавлених суспензій є збовтування відповідного порошку у відповідній рідини з використанням різних перемішують (мішалок, міксерів і т. д.). Для отримання концентрованих суспензій (паст) відповідні порошки розтирають з невеликою кількістю рідини,

Так як суспензії відрізняються від ліозолі тільки тим, що частинки в них на кілька порядків більше, всі методи, які використовуються для отримання ліозолі, можна застосовувати і для отримання суспензій. При цьому необхідно, щоб ступінь подрібнення диспергационними методами була меншою, ніж при отриманні ліозолі. При конденсаційних методах конденсацію необхідно проводити так, щоб утворювалися частинки, що мають розміри 10 ^-7 -10 ^-4 м. Розмір утворюються частинок залежить від співвідношення швидкостей утворення зародків кристалів і їх зростання. При невеликих ступенях пересичення звичайно утворюються великі частинки, при великих - дрібні. Попереднє введення в систему зародків кристалізації призводить до утворення практично монодисперсних суспензій. Зменшення дисперсності може бути досягнуто в результаті ізотермічної перегонки при нагріванні, коли дрібні кристали розчиняються, а за їх рахунок ростуть великі.

При цьому повинні дотримуватися умови, що обмежують можливості значного розростання і зчеплення частинок дисперсної фази. Дисперсність утворюються суспензій можна регулювати також введенням ПАР.

Суспензії очищають від домішок розчинених речовин діалізом, електродіалізом, фільтруванням, центрифугуванням.

Суспензії утворюються також в результаті коагуляції ліозолі. Отже, способи здійснення коагуляції - це одночасно і методи отримання суспензій.

Все вищесказане стосувалося промислових і побутових суспензій. Природні суспензії (а ними є практично всі водойми Землі) утворюються внаслідок потрапляння у воду твердих частинок в результаті руйнування аерозолів, а також при диспергуванні грунтів, грунтів і скельних порід під впливом сил прибою, приливно-відливних явищ, при русі льодовиків.

Седіментація СТІЙКІСТЬ розбавлених суспензій

Седиментаційна стійкість суспензії - це здатність її зберігати незмінним в часі розподіл частинок за об'ємом системи, тобто здатність системи протистояти дії сили тяжіння.

Так як більшість суспензій виявляються полідисперсними системами, що містять і відносно великі частинки, які не можуть брати участь в броунівському русі, суспензії є седиментаційно (кінетично) нестійкими системами. Якщо щільність частинок менше щільності дисперсійного середовища, то вони спливають, а якщо більше - осідають.

Вивчення седиментації суспензій пов'язано, в першу чергу, з отриманням кривих накопичення осаду (кривих седиментації) m = f (t). Криві накопичення можуть бути двох видів: з перегином або без перегину. Встановлено, що вид кривих седиментації залежить від того, чи є седіментірующая суспензія агрегативно стійкою чи ні:

1) Якщо седиментація супроводжується укрупненням частинок, а отже, збільшенням швидкості їх осідання, то на кривих седиментації з'являється точка перегину.

2) Якщо ж суспензія агрегативно стійка (немає коагуляції), то на кривій седиментації перегин відсутній. Характер опадів, отриманих в тому і в іншому випадках, також різний.

В агрегативно стійких суспензіях осідання частинок відбувається повільно і формується дуже щільний осад. Пояснюється це тим, що поверхневі шари перешкоджають агрегації частинок; ковзаючи один по одному, частинки можуть перейти в стан з мінімальною потенційною енергією, тобто з утворенням упаковки, близької до плотнейшей. У цьому випадку відстань між частинками і координаційне число (число сусідніх частинок) в осаді такий седіментірующей, але гранично стабілізованої суспензії, визначається співвідношенням між:

• силою тяжіння;

• міжмолекулярним тяжінням частинок;

• силами відштовхування між частинками, що забезпечують агрегативну стійкість суспензії.

В агрегативно нестійких суспензіях осідання частинок відбувається значно швидше внаслідок утворення агрегатів. Однак виділяється осад займає набагато більший об'єм, оскільки частинки зберігають то випадкове взаємне розташування, в якому вони опинилися при першому ж контакті, сили зчеплення між ними сумірні з їх силою тяжкості або більше її. Спостерігається анізометрія (тобто переважання одного з розмірів частинки над двома іншими) утворюються агрегатів або флокул. Дослідження показують, що найбільш вірогідні цепочечниє і спіральні первинні агрегати, з яких потім виходять опади великого седиментационного обсягу.

Різниця седиментаційних обсягів агрегативно стійких і нестійких систем найбільш чітко виявляється, якщо частинки мають середні розміри. Якщо частки великі, то, незважаючи на те, що суспензія агрегативно нестійка, осад виходить більш щільним через значну сили тяжіння, часто переважає над силами зчеплення між частинками. Якщо ж частинки дуже дрібні, то і в агрегативно стійкій системі через малу сили тяжіння утворюється надзвичайно рухливий осад.

Агрегативна стійкість розбавлених суспензій

Агрегативна стійкість суспензії - це здатність зберігати незмінною в часі ступінь дисперсності, тобто розміри частинок і їх індивідуальність.

Агрегативна стійкість розбавлених суспензій вельми схожа з агрегативной стійкістю ліофобних золів. Але суспензії є більш агрегативно стійкими системами, оскільки містять більші частки і, отже, мають меншу вільну поверхневу енергію.

При порушенні агрегативної стійкості суспензії відбувається коагуляція - злипання частинок дисперсної фази. Коагуляція - це мимовільний процес, оскільки супроводжується зменшенням вільної енергії системи за рахунок зменшення міжфазної поверхні. Цей процес аналогічний тому, який відбувається в ліозолі, більш того, коагуляція ліозолі призводить до утворення суспензій і далі може тривати в них, приводячи до утворення осаду. Цей осад часто є концентрованою суспензією (пастою) - тобто структурованою системою.

Для досягнення агрегативної стійкості суспензії необхідне виконання принаймні однієї з двох умов:

• змочуваність поверхні частинок дисперсної фази дисперсійним середовищем;

• наявність стабілізатора.

Перша умова. Якщо частинки суспензії добре змочуються дисперсійним середовищем, то на їх поверхні утворюється сольватная оболонка, що володіє пружними властивостями і перешкоджає з'єднанню часток у великі агрегати. Хороша змочуваність частинок спостерігається в суспензіях полярних частинок в полярних рідинах і неполярних частинок в неполярних рідинах.

Прикладом агрегативно стійких суспензій без стабілізатора з сольватаціонним механізмом стійкості є суспензії кварцу у воді і сажі в бензолі. Так як кварц добре змочується водою, а сажа - бензолом, ці суспензії агрегативно стійкі без третього компонента - стабілізатора. Якщо замінити дисперсійного середовища, виключаючи тим самим змочування (наприклад, розмішати порошок сажі у воді), то виходить агрегативно нестійка система - частинки сажі водою не змочуються, гидратная оболонка не утворюється і незахищені частинки легко з'єднуються один з одним.

Друга умова. Якщо частинки суспензії не змочуються або погано змочуються дисперсійним середовищем, то використовують стабілізатор.

Стабілізатор - це речовина, додавання якого в дисперсну систему підвищує її агрегативну стійкість, тобто перешкоджає злипанню частинок.

Як стабілізатори суспензій застосовують:

• низькомолекулярні електроліти;

• колоїдні ПАР;

• ВМС.

Механізм їх стабілізуючого дії різний, в залежності від природи стабілізатора реалізується один, а частіше кілька чинників стійкості, аналогічно тому, як це відбувається в ліофобних золях. Зазначимо можливі фактори стійкості:

адсорбційно-сольватний,

електростатичний,

структурно-механічний,

ентропійний,

гідродинамічний.

Якщо стабілізатор є йоногенних речовиною (розпадається в розчині на іони), то обов'язково діє електростатичний фактор стійкості: на поверхні частинок утворюється подвійний електричний шар, виникає електрокінетичний потенціал і відповідні електростатичні сили відштовхування, що перешкоджають злипанню частинок. Електростатичне відштовхування частинок описано теорією. Якщо це ионогенной речовина - низькомолекулярний неорганічний електроліт, то його стабілізуючу дію обмежується лише цим фактором. Якщо ж ионогенной речовина - колоїдне ПАР або поліелектроліт, то реалізуються і інші чинники стійкості, розглянемо їх детальніше.

Стабілізуюча дія колоїдних ПАР

Стабілізуючу дію колоїдних ПАР визначається їх здатністю адсорбуватися на міжфазній поверхні, утворюючи адсорбційні плівки. Внаслідок високої поверхневої активності концентрація ПАР у поверхневому шарі в десятки тисяч разів перевищує об'ємну концентрацію, тому в адсорбційних плівках, так само як і в міцелах ПАР, відбувається асоціація неполярних груп. Будова адсорбційного шару залежить від:

• природи ПАР;

• природи міжфазної поверхні (межі: «тверда частинка-рідка середовище»);

• ступеня заповнення поверхні;

• наявності в дисперсійному середовищі різних добавок. Зміна будови адсорбційного шару відбивається на його захисні властивості.

Колоїдне ПАР, маючи діфільное будова, здатне адсорбуватися як на полярних, так і на неполярних поверхнях, ліофілізіруя їх.

Відповідно до правила зрівнювання полярностей Ребіндера стабілізуючу дію ПАР проявляється тим помітніше, чим більше первісна різниця в полярностях твердої частинки і рідкого дисперсійного середовища. Таким чином, при використанні як стабілізатора колоїдного ПАР реалізується адсорбційно-сольватний фактор стійкості. Наприклад, щоб отримати суспензію сажі у воді, використовують олеат натрію, який неполярних вуглеводневим радикалом адсорбується на частинках сажі, а полярна група, спрямована в бік води, нею гідратіруется і тим самим поверхню частинки стає змочувані водою (гідрофілізіруется), суспензія стабілізується. Аналогічний процес ми проводимо, коли миємо руки, забруднені сажею, або миємо посуд після жирної їжі.

Олеат натрію:

Олеат натрію можна використовувати і для стабілізації суспензії силікагелю (SiO ₂₎ в бензолі (неполярні рідина):

Бензол

У цьому випадку олеат натрію буде адсорбуватися на поверхні твердої частинки своєї полярної групою, спрямовуючи вуглеводневий радикал в сторону бензолу. Тим самим поверхню силікагелю стає гідрофобною, бензол її змочує, і суспензія стабілізіруется.1

Але кращий стабілізуючий ефект досягається при більш специфічному виборі ПАВ. Підбір ПАВ для стабілізації суспензій різного типу схожий з підбором ПАВ для стабілізації прямих і зворотних емульсій. Якщо необхідно стабілізувати суспензію полярних частинок в неполярной рідини, то використовується колоїдне ПАР з низькими значеннями чисел ГЛБ, зазвичай 3-6, тобто малорозчинні у воді, відомі випадки стабілізації ПАР з 30 атомами вуглецю в ланцюзі.

У харчовій промисловості для цих цілей використовуються ліпоїдами (лецитин), ланолін і т. д.

Якщо необхідно стабілізувати суспензію неполярних часток в полярної рідини, то застосовуються колоїдні ПАР з високими значеннями чисел ГЛБ, зазвичай 8-13, тобто досить добре розчинні у воді, такі сполуки містять 10-18 атомів вуглецю у ланцюзі.

Максимум стабілізуючих властивостей спостерігається у ПАР з 14-16 атомами вуглецю (так званий максимум Дону). У харчовій промисловості для цих цілей часто використовують пропіловий спирт, солі вищих карбонових кислот і т. д.

Стабілізуюча дія ВМС І поліелектролітів

Строго кажучи, в якості стабілізаторів дисперсних систем, у тому числі і суспензій, можна використовувати тільки такі ВМС, які є поверхнево-активними речовинами і їх треба було б називати поверхнево-активними речовинами високомолекулярними (ПАВМС або ВМПАВ). Щоб надати захисну дію, молекулам полімеру необхідно адсорбуватися на поверхні частки, а це може відбутися тільки в тому випадку,. Якщо при цьому зменшиться поверхневий натяг на межі розділу фаз. Ці речовини відрізняються від колоїдних ПАР тим, що для них характерне виникнення структурно-механічного фактора стійкості.

Таким чином, якщо як стабілізатор застосовуються ВМС, то механізм їх дії аналогічний механізму колоїдної захисту ліофобних золів: адсорбція молекул полімеру на твердих частинках призводить до виникнення захисної оболонки, що володіє механічною міцністю і пружністю, причому зазначено, що адсорбція ВМС є незворотною. Для цього навколо частки повинен існувати надлишок макромолекул, необхідний для утворення насиченого монослоя або навіть поліслоя. Електронномікроскопічні знімки безпосередньо довели наявність таких захисних оболонок. Наприклад, адсорбційні шари метилцелюлоза на частинках полістиролу мають товщину 70-100 А ^˚. Таким чином, виникає структурно-механічний фактор стійкості, повністю запобігає коагуляцію часток і виникнення між ними безпосереднього контакту. Він грає головну роль у забезпеченні агрегативної стійкості суспензій. Зазвичай він супроводжується ентропійних фактором стійкості, внесок якого достатньо великий. Це обумовлено тим, що при зближенні частинок, стабілізованих молекулами ВМС, зменшується число можливих конформацій молекул полімеру, а це призводить до зменшення ентропії системи, тому частки прагнуть відштовхнутися одне від одного.

Якщо як ВМС використовуються поліелектроліти, то до цих двох чинників додається і третій - електростатичний фактор стійкості. Поліелектроліти-стабілізатори застосовуються для водних суспензій, тобто для стабілізації гідрофобних частинок в полярних рідинах. Найбільш поширені водорозчинні поліелектроліти - це білкові речовини, альгінати, карбоксиметилцелюлоза, алкілполіамін і т. д.

Сенсибілізація

При використанні ВМС в якості стабілізаторів суспензій треба пам'ятати про таке явище як сенсибілізація. Сенсибілізація - явище зменшення агрегативної стійкості системи при додаванні до неї високомолекулярних сполук.

Раніше це явище розглядалося щодо ліофобних золів, але воно характерно і для суспензій. Сенсибілізація, як правило, виявляється при малому змісті макромолекул в дисперсійному середовищі і пояснюється утворенням між окремими частинками містків стабілізатора. В суспензіях каоліну та полістиролу виникнення містків доведено Електронномікроскопіческое дослідженнями: концентрацій метилцелюлоза до 1-2% від ваги твердої фази зазвичай відповідає нестійке, а вище 4% - стійкий стан суспензії.

Таким чином, вирішальний вплив на захисну дію макромолекул надає співвідношення між кількістю полімеру і питомою поверхнею часток.

Для стабілізації суспензії полістиролу необхідна поверхнева концентрація метилцелюлоза 6 · 10 ^-4 г / м ^2. Аналогічні співвідношення встановлені і для інших ВМС.

На закінчення можна сказати, що агрегативна стійкість суспензій в сильному ступені залежить від специфічної взаємодії макромолекул з поверхнею частинок дисперсної фази. Отже, вибір ВМС для стабілізації суспензії носить, в чому, емпіричний характер.

Аерозолі

Аерозолем називається мікрогетерогенних система, в якій частинки твердої речовини або крапельки рідини зважені в газі. Умовне позначення аерозолів: Т / Г або Ж / Г.

Щоб було ясно, наскільки важливим є цей вид дисперсних систем, наведемо приклади аерозолів. Космічний простір, атмосфера Землі, повітря, яким ми дихаємо, - все це аерозолі. Аерозолі виникають природним шляхом, утворюються штучно і супроводжують промислового виробництва.

Вітер піднімає і розносить хмари пилу, створюючи пилові бурі. Пил може підніматися на висоту 5 - 6 км і переноситися на відстані, що вимірюються тисячами кілометрів. У Норвегії, наприклад, була виявлена ​​пил пустелі Сахара. При виверженні вулканів, а їх на Землі більше 600, в атмосферу викидається кілька десятків мільйонів тонн грунту, більша частина якого переходить в аерозольний стан. Так, в результаті гігантського виверження вулкана Тамбора в Індонезії в 1815 р. в стратосферу було викинуто стільки пилу, що наступний, 1816 р., увійшов в історію як «рік без літа». Мікроорганізми, віруси і спори рослин підхоплюються потоком повітря і утворюють аерозолі. Спори цвілі і дріжджів знаходять в атмосфері на висоті понад 11 км. Аерозолі біологічного походження переносяться на величезні відстані - були відзначені випадки, коли спори грибів були виявлені над Карибським морем в 1000 км від найближчого можливого місця їх утворення. Вода, випаровується з водної поверхні Землі, утворює аерозолі, руйнування яких призводить до виникнення дощу, снігу, граду. До 30% усіх природних аерозолів дає космічний пил. Все це - аерозолі, які виникають природним шляхом, без участі людини.

Близько 10% всіх аерозолів виходить штучно: це розпилення отрутохімікатів і добрив, зрошення, побутові аерозолі і т.д.

І, нарешті, третя група аерозолів - це промислові аерозолі. У шахтах, кар'єрах для видобутку корисних копалин, близько металургійних і хімічних комбінатів, при роботі різних агрегатів (дробарок, млинів, численних котелень) утворюються аерозолі, що забруднюють повітря. Усі види наземного, повітряного і водного транспорту є джерелами аерозолів за рахунок згоряння палива. Досить зазначити, що в результаті згоряння палива щорічно викидається в атмосферу понад 100 т твердих і 1 млн т газоподібних речовин. Виробництво ядерного палива, експлуатація атомних електростанцій, випробування ядерної зброї призводять до утворення радіоактивних аерозолів.

Такі основні джерела утворення аерозолів. Щорічно в середньому 1 км ² земної поверхні викидає в атмосферу 20 т роздробленою маси, яка перетворюється в атмосферні аерозолі.

КЛАСИФІКАЦІЯ АЕРОЗОЛЬ

1. По агрегатному стані дисперсної фази:

• туман (Ж / Г);

• дим, пил (Т / Г);

• зміг (Ж + Т) / Г [Smog] = Smoke (дим) + fog (туман)

2. За дисперсності:

• туман (Ж / Г), 10 ^-7 <d <10 ^-5 м;

• дим (Т / Г), 10 ^-9 <d <10 ^-5 м;

• пил Т / Г, d> 10 ^-5 м.

3. За методами отримання:

• конденсаційні;

• діспергаціонние.

МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ АЕРОЗОЛЬ

Як і інші мікрогетерогенні системи, аерозолі можуть бути отримані двома різними шляхами:

з грубо-дисперсних систем (діспергаціонние методи),

з істинних розчинів (конденсаційні методи).

Конденсаційний метод

Ці методи пов'язані з освітою в гомогенної системі нової фази. Обов'язковою умовою її утворення є наявність пересичені пара, конденсація якого і приводить до утворення частинок дисперсної фази. Об'ємна конденсація пересичені пара може відбуватися в трьох випадках:

при адіабатичному розширенні;

при змішуванні парів і газів, що мають різні температури;

при охолодженні газової суміші.

1. Адіабатичне розширення газу.

Таким шляхом утворюються хмари. Теплі маси вологого повітря піднімаються у вищі шари атмосфери. Оскільки там атмосферний тиск нижчий, відбувається адіабатичне розширення, що супроводжується охолодженням повітря і конденсацією водяної пари. На відносно невеликій висоті утворюються купчасті хмари, в яких вода перебуває у вигляді рідких крапель, у верхніх ж шарах атмосфери, де температура нижча, виникають перисті хмари, що містять кристали льоду.

2. Змішання газів і парів, які мають різні температури.

Так утворюються атмосферні тумани. Найчастіше туман з'являється при ясній погоді вночі, коли поверхня Землі, інтенсивно віддаючи тепло, сильно охолоджується. Теплий вологе повітря стикається з охолоджується Землею або з холодним повітрям поблизу її поверхні і в ньому утворюються крапельки рідини. Те ж відбувається при змішуванні фронтів теплого та холодного повітря.

3. Охолодження газової суміші, яка містить пар.

Цей випадок можна проілюструвати на прикладі чайника, в якому закипіла вода. З носика виривається водяний пар, який невидимий, оскільки не розсіює світло. Далі водяна пара швидко охолоджується, вода в ньому конденсується, і вже на невеликій відстані від носика чайника ми бачимо молочне хмарка - туман, що став видимим через здатність розсіювати світло. Аналогічне явище спостерігається, коли ми відкриваємо кватирку в морозний день. Більш міцний аерозоль утворюється, коли закипілої на сковорідці масло створює в приміщенні газ (масляний аерозоль), видалити який можна лише добре провітрити приміщення.

Крім того, конденсаційний аерозоль може утворюватися в результаті газових реакцій, що ведуть до утворення нелетких продуктів:

• при згорянні палива утворюються димові гази, конденсація яких призводить до появи топкового диму;

• при згорянні фосфору на повітрі утворюється білий дим (Р ₂ О _5);

• при взаємодії газоподібних NH ₃ та НС1 утворюється дим МН ₄ С1 (тв);

• окислювання металів на повітрі, що відбувається в різних металургійних і хімічних процесах, супроводжується утворенням димів, що складаються з частинок оксидів металів.

Діспергаціонние МЕТОДИ

Діспергаціонние аерозолі утворюються при подрібненні (розпиленні) твердих і рідких тіл у газовому середовищі і при переході порошкоподібних речовин у зважених станах при дії повітряних потоків.

Розпилення твердих тіл відбувається у дві стадії:

подрібнення, а потім розпорошення. Переклад речовини в стан аерозолю повинен бути здійснений в момент застосування аерозолю, так як на відміну від інших дисперсних систем - емульсій, суспензій, аерозолі можна приготувати заздалегідь. У побутових умовах майже єдиним засобом отримання рідких і порошкоподібних аерозолів є пристрій, який називається «аерозольної упаковкою» або «аерозольним балоном». Речовина в ньому упаковується під тиском і розпорошується за допомогою зріджених або стиснених газів.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА АЕРОЗОЛЬ

Властивості аерозолів визначаються:

• природою речовин дисперсної фази і дисперсійного середовища;

• часткової і масовою концентрацією аерозолю;

• розміром частинок і розподілом часток по розмірах;

• формою первинних (неагрегірованних) часток;

• структурою аерозолю;

• зарядом частинок.

Для характеристики концентрації аерозолів, як і інших дисперсних систем, використовуються масова концентрація і чисельна (часткова) концентрація.

Масова концентрація - маса всіх зважених часток в одиниці об'єму газу.

Чисельна концентрація - число частинок в одиниці об'єму аерозолю. Як би не велика була чисельна концентрація в момент утворення аерозолю, вже через кілька секунд вона не може перевищувати 10 ³ часток / см ^3.

Розмір часток аерозолю

Мінімальний розмір часток визначений можливістю існування речовини в агрегатному стані. Так, одна молекула води не може утворити ні газу, ні рідини, ні твердого тіла. Для утворення фази необхідні агрегати принаймні з 20-30 молекул. Найменша частка твердої речовини або рідини не може мати розмір менше 1 • 10 ^-3 мкм. Щоб розглядати газ як безперервну середу, необхідно, щоб розміри частинок були набагато більше, ніж вільний пробіг молекул газу. Верхня межа розмірів частинок строго не визначений, але частки крупніше 100 мкм не здатні тривалий час залишатися зваженими в повітрі.

МОЛЕКУЛЯРНО-КІНЕТИЧНІ властивості аерозолю

Особливості молекулярно-кінетичних властивостей аерозолів обумовлені:

• малою концентрацією частинок дисперсної фази - так, якщо в 1 см ³ гідрозолі золота міститься ^{16 жовтня} частинок, то в такому ж обсязі аерозолю золота менше 10 ⁷ частинок;

• малою в'язкістю дисперсійного середовища - повітря, отже, малим коефіцієнтом тертя (В), що виникає при русі частинок;

• малою щільністю дисперсійного середовища, отже ρ _част »ρ _газу.

Все це призводить до того, що рух частинок в аерозолях відбувається значно інтенсивніше, ніж у ліозолі.

Розглянемо найпростіший випадок, коли аерозоль знаходиться в закритій посудині (тобто виключені зовнішні потоки повітря) і частинки мають сферичну форму радіусом г і щільність р. На таку частку одночасно діють сила тяжіння, спрямована вертикально вниз, і сила тертя прямо протилежного напрямку. Крім того, частка знаходиться в броунівському русі, наслідком якого є дифузія.

Для кількісної оцінки процесів дифузії і седиментації в аерозолях можна використовувати значення

питомої потоку дифузії i _диф і

питомої потоку седиментації i _сивий..

Щоб з'ясувати, який потік буде переважати, розглядають їх співвідношення:

У цьому виразі (р - р ₀₎ »0. Отже, величина дробу буде визначатися розміром частинок.

Якщо r> 1 мкм, то i _сивий »i _диф, тобто дифузією можна знехтувати - йде швидка седиментація і частинки осідають на дно посудини.

Якщо r <0,01 мкм, то i _сивий «i _диф. У цьому випадку можна знехтувати седиментацією - йде інтенсивна дифузія, в результаті якої частинки досягають стінок посудини і прилипають до них. Якщо ж частинки стикаються між собою, то вони злипаються, що призводить до їх укрупнення і зменшення концентрації.

Таким чином, з аерозолю швидко зникають як дуже дрібні, так і дуже великі частки: перші внаслідок прилипання до стінок або злипання, другі - в результаті осідання на дно. Частинки проміжних розмірів мають максимальну стійкістю. Тому, як би не велика була чисельна концентрація часток у момент утворення аерозолю, вже через кілька секунд вона не перевищує 10 ^{3 частини} / см ^3.

ЕЛЕКТРИЧНІ властивості аерозолю

Електричні властивості частинок аерозолю значно відрізняються від електричних властивостей частинок в ліозолі.

1. На частинках аерозолю не виникає ДЕС, оскільки через низьку діелектричної проникності газового середовища в ній практично не відбувається електролітична дисоціація.

2. Заряд на частинках виникає, головним чином, за рахунок невибіркову адсорбції іонів, які утворюються в газовій фазі в результаті іонізації газу космічними, ультрафіолетовими або радіоактивними променями.

3. Заряд частинок носить випадковий характер, і для частинок однієї природи і однакового розміру може бути різним як по величині, так і за знаком.

4. Заряд частинки змінюється в часі як за величиною, так і за знаком.

5. За відсутності специфічної адсорбції заряди частинок дуже малі і зазвичай перевищують елементарний електричний заряд не більше, ніж у 10 разів.

6. Специфічна адсорбція характерна для аерозолів, частки яких утворені сильно полярним речовиною, так як в цьому випадку на міжфазної поверхні виникає досить великий стрибок потенціалу, обумовлений поверхневої орієнтацією молекул. Наприклад, на міжфазної поверхні аерозолів води або снігу існує позитивний електричний потенціал близько 250 мВ.

З практики відомо, що частки аерозолів металів та їх оксидів зазвичай несуть негативний заряд (Zn, ZnO, MgO, Fe ₂ 0 _3), а частки аерозолів неметалів та їх оксидів (SiO _2, P ₂ O ₅₎ заряджені позитивно. Позитивно заряджені частинки NaCl, крохмалю, а частки борошна несуть негативні заряди.

Агрегативна стійкість. КОАГУЛЯЦІЯ

На відміну від інших дисперсних систем в аерозолях відсутня всяке взаємодія між поверхнею частинок і газовим середовищем, а значить, відсутні сили, що перешкоджають зчепленню частинок між собою і з макроскопічними тілами при зіткненні. Таким чином, аерозолі є агрегативно нестійкими системами. Коагуляція в них відбувається за типу швидкої коагуляції, тобто кожне зіткнення частинок призводить до їх злипання.

Швидкість коагуляції швидко зростає із збільшенням чисельної концентрації аерозолю.

Незалежно від початкової концентрації аерозолю через кілька хвилин в 1 см ³ перебуває 10 ⁸ -10 ⁶ часток (для порівняння - в ​​ліозолі ~ 10 ^{15 частинки).} Таким чином, ми маємо справу з вельми сильно розведеними системами.

МЕТОДИ РУЙНУВАННЯ АЕРОЗОЛЬ

Незважаючи на те, що аерозолі є агрегативно нестійкими, проблема їх руйнування стоїть дуже гостро. Основні проблеми, при вирішенні яких виникає необхідність руйнування аерозолів:

• очищення атмосферного повітря від промислових аерозолів;

• уловлювання з промислового диму цінних продуктів;

• штучне дощування або розсіювання хмар і туману.

Руйнування аерозолів відбувається шляхом

• розсіювання під дією повітряних течій або внаслідок однойменних зарядів частинок;

• седиментації;

• дифузії до стінок посудини;

• коагуляції;

• випаровування частинок дисперсної фази (в разі аерозолів летючих речовин).

З очисних споруд найбільш давнім є димова труба. Шкідливі аерозолі намагаються випускати в атмосферу якомога вище, тому що деякі хімічні сполуки, потрапляючи в приземний шар атмосфери під дією сонячних променів і в результаті різних реакцій, перетворюються на менш небезпечні речовини (на Норильському гірничо-металургійному комбінаті, наприклад, триканальна труба має висоту 420 м).

Однак сучасна концентрація промислового виробництва вимагає, щоб димові викиди проходили попереднє очищення. Розроблено багато способів руйнування аерозолів, але будь-який з них складається з двох стадій:

перша - уловлювання дисперсних частинок, відокремлення їх від газу,

друга - запобігання повторного попадання частинок в газове середовище, це пов'язано з проблемою адгезії уловлених часток, формуванням з них міцного осаду.

АЕРОЗОЛЬНІ БАЛОНИ

Принцип дії аерозольного балона полягає в тому, що поміщений в упаковку препарат змішується з евакуюють рідиною, тиск насиченої пари якої в інтервалі температур, при яких експлуатується упаковка, вище атмосферного.

Викид суміші з балона відбувається під дією тиску насиченої пари, що знаходиться над рідиною.

Відомо, що тиск насиченої пари будь-якого стабільного речовини визначається тільки температурою і не залежить від обсягу. Тому протягом всього часу роботи балона тиск у ньому буде залишатися постійним, отже, практично постійною залишатиметься дальність польоту частинок і кут конуса розпилення.

Залежно від характеру взаємодії розпорошується речовини з евакуюють рідиною і його агрегатного стану, системи в аерозольній упаковці будуть складатися з різного числа фаз. У разі взаємної розчинності компонентів утворюється гомогенний рідкий розчин, в інших випадках - емульсія або суспензія і, нарешті, гетерогенна система, коли препарат і евакуюють рідина утворюють макроскопічно неоднорідну систему. Очевидно, що в першому випадку в аерозольній упаковці знаходиться двофазна система - рідина і насичений пар. При випуску в атмосферу емульсії або суспензії відбувається дроблення тільки дисперсійного середовища - одержувані частки в кращому випадку будуть мати розміри, які вони мали в рідкій фазі.

Коли препарат і евакуюють рідина не змішуються або обмежено змішуються між собою, причому одна з рідин дисперговані в іншій у вигляді дрібних крапельок, утворюються емульсії.

Характер системи, що утворюється при виході продукту з упаковки в атмосферу, залежить від того, яка з рідин є дисперсною фазою. Якщо дисперсна фаза - це препарат, то утворюється аерозоль. Якщо дисперсною фазою є евакуюються рідина, то виходить піна. Розмір частинок, одержуваних за допомогою аерозольних балонів, залежить від фізико-хімічних властивостей речовин, що входять до складу препарату, співвідношення компонентів, конструктивних особливостей балона і температурних умов його експлуатації.

Ступінь дисперсності можна регулювати: «варіюючи розміри вихідного отвору;

• змінюючи тиск насиченої пари евакуюють рідини;

• змінюючи кількісне співвідношення препарату і евакуюють агента.

Евакуювали РЕЧОВИНИ

Найважливішим допоміжним компонентом є речовина, яка забезпечує викид препарату в атмосферу і подальше його диспергування. Ці речовини одержали назву пропеллентов {лат. «Рго-peilere» - гнати). Пропелент повинен виконувати дві функції:

• створювати необхідний тиск для викиду препарату;

• диспергировать продукт, випущений в атмосферу. Як пропеллентов використовують фреони і стислі гази. Фреони - це низькомолекулярні фторорганические з'єднання аліфатичного ряду [C _n (H, Cl, F) _{2 n +2].}

Прийнята наступна система позначень фреонів: остання цифра (число одиниць) означає число атомів фтору в молекулі, попередня цифра (число десятків) - число атомів водню, збільшений на одиницю, і третя (число сотень) - число атомів вуглецю, зменшене на одиницю. Наприклад: F -22 - це CHC 1 F _2, F -114 - це C ₂ C 1 ₂ F _4.

Речовини, що складаються з молекул циклічного будови, також мають цифрове позначення, але перед цифрами ставиться літера «С», наприклад: С318 - C ₄ F ₈ (октафторціклобутан).

Як стислих газів застосовують N _2, N ₂ O, CO ₂ та ін

ПЕРЕВАГИ аерозольних упаковок

1. Переклад препарату в мелкодисперсное стан відбувається за рахунок потенційної енергії скрапленого пропеллента і не потрібно застосування будь-яких сторонніх пристроїв.

2. Для створення аерозолів не потрібні будь-які насадки.

3. В одиницю часу можна диспергировать значну кількість речовини з отриманням часток малого розміру - у разі застосування інших способів знадобилося б набагато більше енергії.

4. Режим туманоутворення стабільний: розмір одержуваних часток, дальність їхнього польоту, кут у вершині конуса протягом усього часу експлуатації мало змінюються.

5. Можна заздалегідь фіксувати дозування розпорошується речовини.

6. Можна задавати розмір часток.

7. Ступінь полідисперсності аерозолю невелика.

8. Всі частинки мають однаковий хімічний склад.

9. Забезпечується стерильність розпилюються препаратів.

10. Препарат в упаковці не стикається з киснем повітря, що забезпечує його стабільність.

11. Автоматично закривається клапан виключає можливість втрати за рахунок проливання або випаровування невикористаної частини продукту.

12. Упаковка постійно готова до роботи.

13. Упаковка компактна. Дає можливість індивідуального або колективного використання.

Перші аерозольні упаковки з'явилися в 80-х рр.. XX ст. в Європі. Під час Другої світової війни ініціативу в області їх розробки захопили США. У 1941 р. була створена аерозольна упаковка - засіб для знищення комах, упаковане в скляну посудину. Пропелентом служив фреон-12.

У промислових масштабах виробництво почалося після Другої світової війни в США, а потім в інших країнах світу.

ПРАКТИЧНЕ Застосування аерозолів

Широке використання аерозолів обумовлено їх високою ефективністю. Відомо, що збільшення поверхні речовини супроводжується збільшенням його активності. Незначна кількість речовини, розпорошену у вигляді аерозолю, займає великий об'єм і має велику реакційною здатністю. У цьому полягають переваги аерозолів перед іншими дисперсними системами.

Аерозолі застосовуються:

• в різних областях техніки, у тому числі у військовій і космічній;

• в сільському господарстві; «в охороні здоров'я;

• в метеорології; в в побуті і т. д.

Останнім часом у фармацевтичній практиці широко застосовують приготування лікарських форм у вигляді аерозолів. Використання лікарських речовин у вигляді аерозолів зручно в тих випадках, коли потрібна впливати препаратом на великі поверхні (гострі захворювань дихальних шляхів, опіки і т. п.). Великий ефект дають лікарські форми, що містять у своєму складі рідкі плівкоутворювальні речовини. При розпилюванні такого препарату на уражену ділянку він покривається тонкою, прозорою плівкою, яка замінює пов'язку.

Зупинимося докладніше на застосуванні аерозольних упаковок.

В даний час налічується понад 300 видів товарів в аерозольних упаковках.

Перша група: засоби побутової хімії.

• Інсектициди - препарати для знищення комах.

• Засоби проти молі.

• Інсектициди для обробки домашніх тварин.

• Засоби захисту кімнатних рослин і плодово-ягідних культур від грибкових хвороб і шкідників.

• Лаки і фарби.

• Освіжителі повітря.

в Поліруючі і чистячі склади.

Друга група:

• парфюмерно-косметичні засоби. «Засоби догляду за волоссям (лаки, шампуні і т. д.).

• Піни та гелі для гоління.

• Креми для рук і ніг.

• Масло для і від засмаги.

• Дезодоранти.

• Духи, одеколони, туалетна вода.

Третя група: медичні аерозолі.

Четверта група: технічні аерозолі.

• Мастильні масла.

• Антикорозійні покриття.

• Захисні плівки. «Сухі мастила.

• Емульсії для охолодження різців на свердлильних верстатах.

П'ята група: харчові аерозолі.

ХАРЧОВІ аерозолі

Перші балони з харчовими продуктами з'явилися в 1947 р. в США. Вони містили креми для оздоблення тортів та тістечок і застосовувалися тільки в ресторанах, які повертали їх для повторного заповнення. Масове виробництво цього виду аерозольних упаковок почалося лише в 1958 р.

Аерозольні упаковки харчових продуктів можна розділити на три основні групи:

упаковки, що вимагають зберігання при низькій температурі;

упаковки з подальшою тепловою обробкою;

упаковки без наступної теплової обробки.

У аерозольних упаковках випускаються харчові продукти трьох видів: креми, рідини, пасти. У аерозольних упаковках можна купити приправи для салатів, плавлений сир, соки, корицю, майонез, томатний сік, 30%-е збиті вершки і т. д.

Зростання виробництва харчових аерозолів пояснюється наступним:

перевагами перед звичайними видами тари;

розробкою нових пропеллентов;

удосконаленням технології заповнення.

Переваги аерозольної упаковки харчових продуктів:

зручність використання;

економія часу;

їжа упаковується в підготовленому до вживання стані і видається з упаковки в однорідному вигляді;

немає витоку продуктів;

волога не втрачається і не проникає в упаковку;

не втрачається аромат;

продукт зберігається в стерильному вигляді.

До рецептурами харчових аерозолів пред'являються наступні вимоги:

1. Пропелленти повинні бути високої чистоти, не бути токсичними, не мати смаку і запаху. В даний час використовуються діоксид вуглецю, закис азоту, азот, аргон і фреон С318.

2. Стиснуті гази, що мають дуже обмежену розчинність у водних розчинах, не можуть брати участь в утворенні піни, а це необхідно для збитих вершків, декоративних кремів, мусів і т. п. З цими продуктами краще використовувати фреон С318, хоча він значно дорожче.

Таблиця 18.4 Приклади рецептур різних харчових аерозолів

3. Використання фреонів дає ще одну перевагу: зріджені гази вводяться в рецептури продуктів, які виділяються у вигляді піни, в кількості не більше 10% ваги, при цьому вони займають порівняно невеликий обсяг. Це дозволяє завантажити в балон значно більше продуктів - 90% ємності балона (в упаковках із стисненим газом лише 50%) і гарантує повну видачу продукту з упаковки.

4. Вибір пропеллента диктується типом харчового продукту і передбачуваної формою його видачі (крем, рідина, паста). Добре зарекомендували себе суміші СОГ і закису азоту високої чистоти. Для отримання піни застосовуються суміші фреону С318 із закисом азоту. Упакований з цією сумішшю крем для оздоблення тортів дає стійку піну, добре зберігає колір. Для сиропів найкращим пропелентом вважається СО2.

Якість видачі вмісту з балона залежить від наступних факторів:

• технології приготування продукту;

• стабілізатора (широко використовується мікрокристалічна целюлоза);

• правильного вибору балона і клапана.

Для кориці і лимонного соку розроблена керована Розпилююча головка, яка за бажанням може видавати продукти або у вигляді крапель, або у вигляді струменя. Для штучних підсолоджувачів застосовуються дозуючі клапани, одна видається ними доза відповідає одному шматку пиляного цукру і т. д.

АЕРОЗОЛЬНІ ТРАНСПОРТ

У борошномельної, круп'яної, комбікормової промисловості широко застосовується пневматичний транспорт, який створює умови для впровадження автоматизації, підвищення продуктивності праці і зниження собівартості. Однак застосування пневматичного транспорту пов'язане з великою витратою електроенергії на переміщення великого об'єму повітря (1 кг повітря переміщує 5-6 кг сипкого матеріалу).

Більш прогресивним є аерозольний транспорт, при якому велика концентрація матеріалу в повітряному потоці досягається завдяки аерації борошна на початку транспортування і високому тиску повітря. Аерація порушує зчеплення між частинками борошна, і вона набуває властивості плинності, подібно рідини, в результаті 1 кг повітря переміщує до 200 кг борошна.

Аерозольтранспортная установка складається з живильника, нагнітача, матеріалопровода і разгрузітеля. Основним елементом є живильник, в якому змішуються повітря з матеріалом і суміші повідомляється початкова швидкість, що забезпечує її подачу в матеріалопровод.

Впровадження аерозольтранспорта дає можливість підвищити продуктивність млинів і знизити питомі витрати електроенергії.

Аерозольне транспорту належить майбутнє не тільки в борошномельної, а й в інших галузях промисловості, пов'язаних з використанням сипких матеріалів і порошків.

Аерозолі - це мікрогетерогенні системи, в яких частинки твердої речовини або крапельки рідини зважені в газі (Т / Г або Ж / Г),

По агрегатному стані дисперсної фази аерозолі поділяють на: туман (Ж / Г); дим, пил (Т / Г); зміг [(Ж + Т) / Г)].

За дисперсності аерозолі бувають: туман, дим, пил.

Як і інші мікрогетерогенні системи, аерозолі можуть бути отримані з істинних розчинів (конденсаційні методи) або з грубодисперсних систем (діспергаціонние методи).

Крапельки води в туманах завжди сферичні, а тверді частинки диму можуть мати різну форму в залежності від їх походження.

Завдяки дуже маленьким розмірам частинок дисперсної фази вони мають розвинену поверхню, на якій можуть активно протікати адсорбція, горіння, інші хімічні реакції.

Молекулярно-кінетичні властивості аерозолів обумовлені:

малою концентрацією частинок дисперсної фази; малою в'язкістю дисперсійного середовища; малою щільністю дисперсійного середовища.

Залежно від розмірів частинок дисперсної фази вони можуть або швидко седіментіровать (при р »1 мкм), або прилипати до стінок посудини або злипатися (при г« 0,01 мкм). Найбільшою стійкістю володіють частки проміжних розмірів.

Для аерозолів характерні явища термофореза, термопреципітації, фотофореза.

Оптичні властивості аерозолів схожі з властивостями ліозолі, проте розсіювання світла ними виражено значно сильніше через великих відмінностей показників заломлення дисперсної фази і дисперсійного середовища.

Специфічність електричних властивостей аерозолів полягає в тому, що на частинках не виникає ДЕС, заряд частинок носить випадковий характер і малий за величиною. При зближенні частинок не виникає електростатичне відштовхування і відбувається швидка коагуляція.

Руйнування аерозолів є важливою проблемою і здійснюється шляхом седиментації, коагуляції, пиловловлення та іншими методами.

ПОРОШКИ

Порошками називаються висококонцентровані дисперсні системи, в яких дисперсною фазою є тверді частинки, а дисперсійним середовищем - повітря або інший газ. Умовне позначення: Т / Г.

У порошках частинки дисперсної фази знаходяться в контакті один з одним. Традиційно до порошків відносять більшість сипучих матеріалів, проте у вузькому сенсі термін «порошки» застосовують до високодисперсним системам з розміром частинок, меншим деякого критичного значення, при якому сили міжчасткових взаємодії стають порівнянними з масою частинок. Найбільше поширення мають порошки з розмірами частинок від 1 до 100 мкм. Питома міжфазна поверхня таких порошків змінюється в межах від декількох м 15.01.2011 (Сажа) до часткою м2 / г (дрібні піски).

Від аерозолів з ​​твердою дисперсною фазою (теж Т / Г) порошки відрізняються набагато більшою концентрацією твердих частинок. Порошок виходить з аерозолю з твердою дисперсною фазою при його седиментації. В порошок перетворюється також суспензія (Т / Ж) при її висушуванні. З іншого боку, і аерозоль, і суспензія можуть бути отримані з порошку.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПОРОШКІВ

1. За формою частинок:

• равноосной (мають приблизно однакові розміри по трьох осях);

• волокнисті (довжина частинок набагато більше ширини і товщини);

• плоскі (довжина і ширина значно більше товщини).

2. За міжчасткових взаємодії:

• зв'язно дисперсні (частки зчеплені між собою, тобто система має деякою структурою);

• вільнодисперсні (опір зсуву обумовлене лише тертям між частинками).

3. Класифікація за розмірами частинок дисперсної фази:

• пісок (2 ≤ 10 ^-5 ≤ d ≤ 2 ∙ 10 ^-3) м;

• пил (2 ∙ 10 ^-6 ≤ d ≤ 2 ∙ 10 ^-5) м;

• пудра (d <2 ∙ 10 ^-6) м.

МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ ПОРОШКІВ

Порошки, так само як будь-яку іншу дисперсну систему, можна отримати двома групами методів:

• з боку грубодисперсних систем - диспергационними методами;

• з боку істинних розчинів - конденсаційними методами.

Вибір методу залежить від природи матеріалу, призначення порошку і економічних факторів.

Діспергаціонние МЕТОДИ

Проводиться дроблення сировини на вальцьових, кульових, вібраційних або колоїдних млинах з наступним поділом на фракції, тому що в результаті помелу виходять полідисперсні порошки (наприклад, борошно одного і того ж сорту може містити частки від 5 до 60 мкм).

Ефективне диспергирование може бути вироблено при перетирання дуже концентрованих суспензій.

Для полегшення диспергирування застосовують понижувача твердості, в якості яких виступають ПАР. Відповідно до правила зрівнювання полярностей, ад-орбіруясь на поверхні подрібнюваного твердого тіла, вони зменшують поверхневий натяг, знижуючи енерговитрати при диспергуванні і підвищуючи дисперсність подрібненої фази.

У деяких випадках перед диспергированием проводять попередню обробку матеріалу. Так, титан або тантал нагрівають в атмосфері водню, переводячи в гідриди, які подрібнюють і нагрівають у вакуумі - виходять чисті металеві порошки.

При отриманні лускатих порошків, які входять до складу фарб і піротехнічних складів, для подрібнення використовують кульові млини. Кулі розплющують і прокочують частки подрібнюваного матеріалу.

Порошки з частинками сферичної форми з тугоплавких металів (вольфрам, молібден, ніобій) отримують в низькотемпературній плазмі дугового та високочастотного розряду. Проходячи через зону плазми, частки плавляться і приймають сферичну форму, потім охолоджуються і тверднуть.

В ході диспергування хімічний склад матеріалу не змінюється.

Конденсаційний метод

Ці методи можна розділити на дві групи.

Перша група методів пов'язана з осадженням частинок внаслідок коагуляції ліофобних золів. У результаті упарювання розчину або часткової заміни розчинника (зниження розчинності) утворюється суспензія, а після її фільтрації та сушіння виходять порошки.

Друга група методів пов'язана з проведенням хімічних реакцій (хімічна конденсація). Методи хімічної конденсації можна класифікувати на основі типу використовуваної реакції:

1. Обмінні реакції між електролітами. Наприклад, обкладена крейда (зубний порошок) отримують в результаті реакції:

Na ₂ CO ₃ + СаС1 ₂ = _СаСО3 + 2 NaCl.

2. Окислення металів.

Наприклад, високодисперсний оксид цинку, який є основним компонентом цинкових білил, отримують окисленням парів цинку повітрям при 300 ° С.

3. Окислення вуглеводнів.

Різні види сажі, яку застосовують при виробництві гуми, пластмас, друкарської фарби отримують спалюванням газоподібних або рідких вуглеводнів при недоліку кисню.

4. Відновлення оксидів металів.

Відновлення природним газом, воднем або твердими восстановителями використовується для отримання високодисперсних металевих порошків.

5. Термічна дисоціація Карбоніли металів. Карбоніли Ме (СО) _n - леткі сполуки, які утворюються при обробці металів оксидом вуглецю при тиску 200 атм і температурі приблизно 200 ° С. При нагріванні карбоніли випаровуються і розкладаються, утворюючи високодисперсні металеві порошки.

6. Електроліз водних розчинів солей.

Цим методом отримують високодисперсні порошки металів і сплавів високого ступеня чистоти.

Таким чином, методи хімічної конденсації пов'язані зі зміною хімічного складу матеріалів.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОШКІВ

Зазвичай порошки розглядають з точки зору природи речовини дисперсної фази та розмірів частинок.

Розглянемо лише ті характеристики речовини, на яких засновані властивості порошків, що впливають на технологію їх використання та переробки.

Когезія визначає зв'язок між молекулами (атомами, іонами) усередині тіла в межах однієї фази, тобто міцність конденсованих тіл і їх здатність протидіяти зовнішньому впливу. Отже, енергетичні витрати при диспергуванні тим більше, чим більше когезія. Крім того, величина когезії визначає таку важливу характеристику порошку, як його насипна маса.

Насипна маса - маса порошку, який займає одиничний об'єм при вільному його заповненні, «вільної упаковці частинок».

Чим більше когезійний сили, тим сильніше зв'язок між частинками, тим хаотичнее вони розподілені по об'єму форми і тим більше об'єм вільної упаковки і відповідно менше насипна маса. Якщо когезія мала, то малі сили зчеплення, порошок краще ущільнюється під дією сили тяжіння і обсяг вільної упаковки частинок виявляється невеликим.

Адгезія - це явище з'єднання приведених в контакт поверхонь конденсованих фаз. Наприклад, частинки порошку взаємодіють зі стінками посудини, в якій вони знаходяться. Адгезія обумовлює прилипання та утримання частинок на поверхні. Чим більше адгезія, тим складніше боротися з прилипанием порошку до стінок технологічного обладнання.

Аутогезія - окремий випадок адгезії - зчеплення однакових за складом і будовою частинок. Адгезивне і аутогезіонное взаємодія спрямовані перпендикулярно площі контакту. В результаті адгезії частинки порошку притискаються до поверхні, а під дією аутогезии - Один до одного.

Аутогезія визначається, головним чином, природою і силою міжчасткових взаємодії. Основний внесок в міжчасткових взаємодія вносять

• межмолекулярное тяжіння;

• електростатичне відштовхування.

Електростатичне відштовхування пов'язано з появою заряду поверхні при переміщенні частинок один щодо одного і їх зіткненнях. Роль електростатичних взаємодій особливо велика для полімерних частинок.

Встановлено, що для сферичних частинок число точок контактів не перевищує 12. Чим більше точок дотику частинок, тим більше поверхня контакту і менше питома поверхня. Під поверхнею контакту для порошків розуміють поверхню двох дотичних частинок, розташовану в зоні дії молекулярних сил (~ 0,1 нм). Для сферичної частинки радіусом r поверхнею контакту вважається поверхня її сегмента з висотою h = 0,1 нм, а частка цієї поверхні становить

де n _k - число контактів, d = 2 r.

З наведеної формули випливає, що поверхня контакту збільшується зі зменшенням розміру частинок.

Розмір часток порошку (дисперсність)

Від розміру частинок залежить питома площа міжфазної поверхні S _УД. Нагадаємо, що для сферичної частинки діаметра d:

а для частинок складної форми

де β - коефіцієнт, що залежить від форми частинок ∙ β> 6). Збільшення питомої міжфазної поверхні приводить до наступного:

• інтенсифікації процесів, що протікають на поверхні порошку;

• посилення яскравості забарвлення пігментів;

• підвищення якості композиційних матеріалів;

• поліпшення смакових якостей харчових продуктів. Однак зі зменшенням розмірів частинок порошку посилюються і його негативні властивості:

• злежуваність;

• прилипаемость до поверхонь устаткування і тари;

• зменшення плинності (сипучості).

Це ускладнює технологічні процеси: змішання, дозування, транспортування та ін

Починаючи з деякого критичного розміру частинок (d _{o, кр)} сила зв'язку між частинками F _св стає рівній силі тяжкості:

де n - число контактів, m - маса частинки; g - прискорення вільного падіння.

Подальше зменшення розмірів частинок приводить до мимовільного утворення просторових структур.

Для високодисперсних порошків критичний розмір:

де Δ р - ефективна щільність частки в дисперсійному середовищі (Δ р = р _част - р _газ ≈ р _{ча c т).} При розрахунку реальних значень d _{o, кр} виходить величина ~ 100 мкм. Для зволожених порошків, в яких істотну роль грають капілярні сили, значення d _{o, кр} на порядок більше. Отже, значення d _{o, кр} служить критерієм агрегіруемості порошку.

Високодисперсні порошки з діаметром часток d набагато менше йо.кр є связнодісперснимі, в них виникає просторова структура. Якщо d ≥ d _{o, кр,} то такі порошки є вільнодисперсні.

ВЛАСТИВОСТІ ПОРОШКІВ

Характерними властивостями порошків є здатність до течії і розпорошення, флуідізація (перехід в стан, подібний рідкому) і гранулювання.

ЗДАТНІСТЬ ДО ПЕРЕБІГУ і розпилення

Порошки, так само як суцільні тіла, здатні текти під дією зовнішнього зусилля, спрямованого тангенціально (по дотичній) до поверхні.

Здатність до течії або руху порошку на поверхні шару спостерігається при пересипанні продуктів або при пневматичному транспортуванні сипучих продуктів. Такий рух лежить в основі перенесення піску, грунту, снігу вітром: піщані і сніжні бурі, ерозія грунтів, На відміну від перебігу суцільних тіл протягом порошків полягає у відриві шару частинок від собі подібних або від поверхні і в переміщенні окремих частинок або їх агрегатів при збереженні границі розділу між ними. Рух може здійснюватися трьома способами:

частинки перекочуються по поверхні;

частинки відриваються і падають назад, тобто переносяться «стрибками»;

частинки переносяться в стані аерозолю.

Як приклад розглянемо рух піску, поміщеного товстим шаром на дно аеродинамічної труби. При певній швидкості повітря частки, що виступають з шару піску, починають перекочуватися по цоверхності. Проте, потрапивши в невеликі поглиблення, вони зупиняються. Якщо збільшити швидкість повітря, деяка кількість частинок перекотиться по поверхні і зупиниться і т. д. Рухомі піщинки, стикаючись з більш великими, виступаючими над поверхнею, підскакують.

При деякій швидкості повітря, званої критичної, велика частина частинок буде пересуватися стрибками. З полідисперсного порошку видувається більш дрібна фракція. Найтонша фракція під дією повітряного потоку переходить в стан аерозолю і в такому вигляді переміщається над поверхнею порошку.

Досліди показали, що для порошку з частинками, що мають радіус більше 50 мкм, критична швидкість «течії» по поверхні пропорційна √ r. Якщо r <50 мкм, критична швидкість зростає при переході до більш дрібним часткам завдяки молекулярним силам, що діють між частками.

Розглянутий вище характер перебігу порошків обумовлює залежність текучості порошків від адгезійних і аутогезіонних сил, що ускладнюють відрив і пересування частинок. Враховуючи наведені вище залежність інтенсивності міжчасткових взаємодій від розмірів частинок, можна зробити важливий практичний висновок: грубодисперсні порошки мають більш високу плинністю, ніж високодисперсні.

Слід також мати на увазі, що для м'яких речовин характерна пластична деформація, в результаті якої збільшується площа контакту частинок, а виходить, зменшується плинність.

Важливою характеристикою порошку є його распиляемость при пересипанні. Вона визначається силами зчеплення між частинками, отже, збільшується при зростанні розмірів частинок і зменшується зі збільшенням вологості.

Існує кілька емпіричних закономірностей:

• гідрофобні порошки розпорошуються краще, ніж гідрофільні;

• порошки з твердих речовин розпорошуються краще, ніж з м'яких;

• монодисперсних порошки розпорошуються краще полідисперсних.

ФЛУІДІЗАЦІЯ (псевдозрідження)

Псевдозрідження - це перетворення шару порошку під впливом сонця газового потоку в систему, тверді частинки якої знаходяться в підвішеному стані, що нагадує рідина - псевдозрідженим шар. З-за зовнішньої схожості з киплячою рідиною, псевдозрідженим шар часто називають киплячим шаром.

Найпростішу псевдозрідженому систему створюють в заповненому шаром порошку вертикальному апараті, через днище якого рівномірно по перетину вводять інертний ожіжающій агент (газ).

При його невеликій швидкості W порошок нерухомий. Зі збільшенням W висота шару починає зростати (шар розширюється). Коли W досягає критичного значення, при якому сила гідравлічного опору шару висхідному потоку стає рівною вазі твердих частинок, шар набуває плинність і переходить в псевдозрідженому стан.

Якщо порошок є високодисперсним, позначається сила зчеплення частинок і спостерігається не рівномірне розширення порошку, а освіта окремих агрегатів. Між ними виникають канали, по яких проходить значна частина газу. Це агрегативна флуідізація. Оскільки зі збільшенням розміру частинок гідродинамічні сили зростають, а молекулярні сили слабшають, можна очікувати, що при деякій середнього ступеня дисперсності порошку умови для флуідізаціі будуть оптимальними. І дійсно, найбільш рівномірна і повна флуідізація спостерігається для порошків, радіус яких близький до 20-25 мкм.

Лінійна швидкість ожіжающего агента, при якій порошок переходить в псевдозрідженому стан, називається швидкістю початку псевдозрідження або його першої критичної швидкістю W _K. Для дрібних частинок (d <1 мм) W _K ~ d _2, для великих (d ≥ 1 мм) W _K ~ √ d. W _K зменшується зі збільшенням щільності висхідного потоку.

При подальшому зростанні W шар руйнується і починається інтенсивний винос порошку з апарату. Відповідає даному стану шару швидкість потоку називається швидкістю винесення (вільного витання) часток або другою критичною швидкістю псевдозрідження W ун, що перевищує W _K в десятки разів. Якщо швидкість ожіжающего агента більше швидкості витання найбільших часток, шар повністю захоплюється потоком. Якщо після досягнення повної флуідізаціі порошку поступово зменшувати швидкість течії, то при повній зупинці струму газу шар порошку залишиться в розширеному стані, для повернення в первісний стан його треба утрясти. Звідси випливає, що в розширеному шарі контакт між частинками зберігається.

Псевдозрідження газом - найбільш поширений, спосіб отримання псевдозріджених систем, хоча існують і інші способи.

Псевдозрідженим шар застосовується дуже широко:

• псевдозрідження у проточних системах «газ-тверде тіло» часто застосовують при нагріванні і охолодженні, адсорбції, сушки і т. д.; при цьому створюються оптимальні умови взаємодії фаз;

• численні хімічні процеси;

• отримання гранульованих продуктів.

Гранулювання

Гранулювання (грануляція) - формування твердих частинок (гранул) певних розмірів і форми із заданими властивостями.

Розмір гранул залежить від виду матеріалу, способу його подальшої переробки та застосування і як зазвичай (в мм):

• для мінеральних добрив - 1-4;

• для термопластів - 2-5;

• для реактопластов - 0,2-1,0;

• для каучуків і гумових сумішей - 15-25;

• для лікарських препаратів (таблетки) - 3-25.

Формування гранул розміром менше 1 мм іноді називають мікрогранулірованіем.

За своєю природою гранулювання є процесом, зворотним флуідізаціі і розпорошення. Гранулювання може бути засноване на ущільненні порошкоподібних матеріалів з ​​використанням сполучних або без них. Воно покращує умови зберігання речовин та транспортування; дозволяє механізувати й автоматизувати процеси подальшого використання продуктів; підвищує продуктивність і покращує умови праці; знижує втрати сировини і готової продукції.

Найважливішими методами гранулювання є сухе гранулювання, мокре обливання і пресування.

Сухе гранулювання. При сухому гранулювання шляхом обкатування в спеціальних обертових барабанах в порошкоподібну масу вводять «зародки» - дрібні щільні грудочки того ж речовини, що і порошок, або чужорідні (зерна рослин, кристали цукру і т. д.), важливо тільки, щоб вони не були набагато важче, ніж речовина порошку. При обкатування порошок як би налипає на зародки, і при цьому утворюються сферичні гранули. Число гранул звичайно дорівнює числу зародків, і це дозволяє, змінюючи співвідношення між кількістю порошку і зародків, отримувати гранули будь-якого розміру аж до 1-2 см у поперечнику, Важливо відзначити, що зі збільшенням співвідношення «порошок-зародки» знижується міцність гранул.

Встановлено, що гранулювання йде найбільш ефективно при середній швидкості обкатування. При дуже великих швидкостях відцентрова сила притискає весь порошок до стінок барабана і порошок не обкатується. При дуже малих швидкостях не досягається обертального руху порошку, при якому один шар, накочуючись на інший, обумовлює тертя частинок, необхідне для гранулювання. Окремі частки порошку під дією молекулярних сил вступають у взаємодію, утворюючи агрегати. Причиною виникнення досить міцного зв'язку між частинками може бути або контакт частинок в особливо активних ділянках, або зіткнення частинок плоскими гранями, в результаті чого міжмолекулярні сили діють на порівняно великій площі.

Якщо порошок перемішувати або пересипати з не дуже великою швидкістю, що веде до руйнування агрегатів, в порошку поступово будуть накопичуватися агрегати частинок. Внаслідок меншої кривизни поверхні цих агрегатів при зіткненні їх з окремими частинками останні прилипають до них особливо міцно. Все це призводить до того, що поступово весь порошок перетворюється на агрегати-гранули. Форма цих агрегатів повинна бути близькою до сферичної, так як всі виступи на поверхні цих гранул згладжуються при перемішуванні або пересипанні.

Позитивну роль зародків при гранулювання можна пояснити їх більшою масою і меншою кривизною поверхні в порівнянні з частками порошку, що сприяє налипання окремих частинок на зародки, це і призводить до гранулюванню. Зі збільшенням тривалості обкатування зростає щільність та міцність гранул.

Сухе гранулювання має місце також при неінтенсивних механічних впливах. Так, при просіюванні борошна через сита на їх поверхні виникає (внаслідок поштовхів при перекочування частинок і м'яких ударів гранули про гранулу) велика кількість контактів і утворюються не дуже міцні окатиші.

Мокре обливання. Перша стадія полягає в змочуванні частинок порошку сполучною, в якості якого використовується вода, сульфіт - спиртова барда, суміш з водою вапна, глини, шлаків і інших в'яжучих матеріалів. В результаті утворюються окремі грудочки - агломерати часток і відбувається нашарування дрібних частинок на більші.

Друга стадія полягає в ущільненні агломератів в шарі матеріалу. Цей процес здійснюється в барабанних, тарельчатий або вібраційних грануляторах.

Пресування - отримання гранул у формі брикетів, плиток, таблеток шляхом ущільнення сухих порошків, що мають вологість до 15%, іноді з подальшим дробленням спресованого матеріалу. Для пресування використовують валкові і вальцеві преси або таблеткові машини.

Пресування відбувається у формах під високим тиском. Енергія витрачається на ущільнення заготовки внаслідок деформації частинок і їх усунення в пори, а також на подолання сил тертя між частинками і об стінки форми. При підвищенні тиску збільшується щільність матеріалу і площа контакту між частинками. Чим більше площа контакту, тим міцніше зв'язок між частинками. Для зміцнення заготовки в неї іноді додають деяку кількість зв'язуючих.

ЗЛЕЖУВАННЮ

Злежування - процес, обумовлений тривалим перебуванням сипучих матеріалів в нерухомому стані. В результаті злежування сипучі матеріали втрачають здатність текти і можуть перетворитися на моноліт. Особливої ​​шкоди злежування надає при зберіганні борошна, цукру, крохмалю, дріжджів та інших харчових мас.

Кількісно злежування можна характеризувати міцністю злежалого матеріалу на розрив. Вона дорівнює міцності індивідуальних контактів Пк, помноженої на їх число N, у розрахунку на одиницю поверхні сипучих матеріалів:

При злежування одночасно відбуваються два процеси:

1. Перший з них пов'язаний зі збільшенням числа контактів N, внаслідок поступового проникнення дрібних часток в простір між великими частками.

2. Другий обумовлений збільшенням міцності індивідуальних контактів внаслідок заповнення наявних порожнеч.

Обидва процеси призводять до підвищення міцності сипучої маси в цілому і до втрати її рухливості аж до утворення моноліту.

Связнодісперсние порошки в тій чи іншій мірі піддаються злежуванню.

Розчинні у воді порошки (мінеральні добрива, цукровий пісок) виявляють схильність до злежування при зволоженні і наступному висушуванні, так як при досягненні пересичені розчину виділяються кристали, які утворюють «містки зрощення» між частинками порошку.

Злежуваність порошків при зберіганні в ємності може викликати збільшення площі контакту між частинками в результаті їх пластичної деформації під вагою верхніх шарів.

Способи боротьби зі злежуванням можна умовно розділити на дві великі групи: активні і пасивні.

Активні способи запобігають злежування. Вони пов'язані з впливом на сипку харчову масу до початку злежування.

Пасивні способи - це повернення злежалого продукту вихідної текучості або зменшення негативного впливу злежування.

Запобігти злежування можна наступними шляхами:

• регулюванням фізико-хімічних властивостей продуктів. Гігроскопічні порошки гідрофобізуючі, модифікуючи поверхню часток за допомогою ПАР, а в ряді випадків - вводячи тверді високодисперсні, нерозчинні у воді добавки;

• введенням водовбирну добавок (наприклад, в цукор додають подрібнену мальтозу або глюкозу, в кухонну сіль, яка використовується в технічних цілях, - до 2% порошку цеоліту);

• укрупненням частинок порошку з утворенням гранул і таблеток;

• герметизацією ємностей для зберігання порошків.

СТІЙКІСТЬ ПОРОШКІВ

Порошок нестійкі по відношенню до агрегації і седиментації. Це пояснюється тим, що газоподібна середовище не може взаємодіяти з дисперсною фазою в такій мірі, щоб поверхнева енергія знижувалася до необхідних значень. Мала щільність газів обмежує можливості регулювання також седиментаційних стійкості.

ПРАКТИЧНЕ ЗАСТОСУВАННЯ ПОРОШКІВ

Область розповсюдження порошків неосяжна. Досить згадати, що прогріта сонцем грунт, піщані мілини і пляжі, грунтові дороги, вкриті товстим шаром пилу, - все це приклади порошкоподібних систем. Взимку випадає сніг, який також можна розглядати як порошкоподібну систему, причому на його прикладі можна проілюструвати всі розглянуті властивості порошків: здатність до течії і розпорошення, злежуваність, гранулювання і ін Ці властивості в природних системах часто призводять до катастрофічних наслідків: піщані і сніжні бурі , суховії, снігові лавини.

Настільки ж неосяжної є і область практичного застосування порошків. Крім того, порошки мають чимале значення і як самостійні об'єкти. Практично будь-яка галузь промисловості в тій чи іншій мірі використовує численні порошкоподібні матеріали.

Розглянемо тут лише деякі аспекти застосування порошків у харчової та хімічної промисловості.

ХАРЧОВА ПРОМИСЛОВІСТЬ

Багато продуктів харчових виробництв випускаються у вигляді порошків: борошно, крохмаль, цукровий пісок, цукрова пудра, спеції, мелені кави і какао, сухе молоко і вершки, різні крупи та ін Деякі харчові продукти випускаються у вигляді гранул і таблеток, наприклад, гранульовані чай і кави.

Багато видів харчової сировини в технологічних процесах використовуються у вигляді порошків: борошно, крохмаль, сухе молоко, сухі вершки, цукрова пудра, какао-порошок, кухонна сіль, розмелені прянощі, гірчиця та ін Якість одержуваних продуктів багато в чому залежить від ступеня дисперсності використовуваного порошку і його попередньої підготовки. Так, своєрідна ніжність шоколадних виробів визначається ступенем розмелювання какао-порошку. Для отримання високоякісного шоколаду вихідний какао-порошок повинен містити частинки розміром не більше 10-16 мкм.

Для утворення тіста нормальної консистенції борошно повинно мати певну влагопоглотітельной здатністю, яка зростає із збільшенням тонкості помелу борошна. Крім того, борошно піддається попередній підготовці. Її витримують у темному приміщенні при температурі не нижче 12 ° С, а потім просівають. При цьому борошно звільняється від сторонніх часток і аерується, що сприятливо впливає на процеси бродіння. Крім того, при просіюванні руйнуються грудки, що утворюються при зберіганні борошна за рахунок злипання частинок. І в домашніх умовах при приготуванні тесту рекомендується попередньо просіювати борошно. Якщо замість борошна використовується манна крупа, яку отримують в результаті набагато більш грубого помелу пшениці, то технологія приготування тіста (манника) змінюється, вона включає в себе стадію попереднього набрякання крупи.

ХІМІЧНА ПРОМИСЛОВІСТЬ

Порошки - одна з найбільш поширених форм застосування речовин в хіміко-технологічних процесах переробки та отримання різних матеріалів. Досить зазначити, що більшість продуктів хімічних підприємств випускається у вигляді порошків, гранул або окатишів, наприклад, мінеральні добрива, полімери, барвники, іонообмінні смоли, флокулянти, хімічні реактиви для навчальних, науково-дослідних та заводських лабораторій та ін

Надтонкі металеві порошки є ефективними каталізаторами. У хімічних синтезах вони часто використовуються у вигляді суспензій. Так, наприклад, органозолі нікелю успішно застосовуються в процесах гідрування жирів та інших ненасичених сполук у рідкій фазі. Швидкість гидрирования у присутності такого каталізатора зростає у десятки разів, що пояснюється високою питомою поверхнею цих порошків.

Високодисперсні порошки використовуються також як стабілізаторів мікрогетерогенних систем, зокрема емульсій.

ЗАСТОСУВАННЯ В МЕДИЦИНІ

Порошок є однією з найбільш поширених лікарських форм, застосовуваних як для зовнішнього, так і для внутрішнього вживання. Випускають порошки прості, що складаються з однієї речовини (глюкоза, анальгін, амідопірин і т. п.), і складні (діуаретін, кофеїн-бензоат натрію і т. п.). Для більшої зручності вживання, зберігання, збільшення тривалості дії і надання певних смакових якостей з порошків шляхом пресування готують таблетки. До складу таблеток крім лікарських препаратів входять речовини, що сприяють засвоєнню ліків в організмі, сполучні речовини і речовини, що додають певний смак і колір таблеткам.

ВИСНОВОК

Типи дисперсних систем, що розрізняються природою дисперсної фази і дисперсійного середовища:

суспензії (Т / Ж), емульсії (Ж / Ж), піни (Г / Ж), аерозолі (Ж / Г, Т / Г), порошки (Т / Г). Ці системи мають багато спільного:

• частинки дисперсної фази мають розміри від 1 мкм і вище, тобто зазначені системи займають проміжне положення між колоїдними розчинами і макросистемах;

• освіту всіх зазначених систем можливо двома шляхами: діспергаціонние і конденсаційним;

• всі зазначені системи характеризуються наявністю великої міжфазної поверхні (до 1 м ² / г), що обумовлює їх термодинамічну нестійкість - прагнення до укрупнення частинок дисперсної фази; розрізняють седіментація і агрегативну стійкість;

• агрегативна стійкість і тривале існування дисперсних систем зі збереженням їх властивостей забезпечується введенням стабілізаторів: низькомолекулярних електролітів, ПАР, полімерів.

Залежно від природи стабілізатора реалізуються декілька факторів стійкості:

• електростатичний;

• адсорбційно-сольватний;

• структурно-механічний;

• ентропійний;

• гідродинамічний.

Поряд із загальними властивостями кожна з дисперсних систем має свої особливості, які були розглянуті вище.

Література

1. Хімічний енциклопедичний словник. - М.: Радянська енциклопедія, 1983

2. Левченко С.І. - Лекції з фізичної та колоїдної хімії - М.: Просвещение, 2000

3. Равич-Щербо М.І. Фізична хімія. - М.: Ексмо, 1999

4. Агафонова Є.І. Практикум з фізичної та колоїдної хімії. М.: Нова книга, 2001

5. Петрянов І.В. Всюдисущі аерозолі. - М. Педагогіка, 1996

6. Фукс Н.А.. Фукс Н.А. Механіка аерозолів. - М.: Ексмо, 2009

7. Перельман Я.Я. Аналіз лікарських форм. Практичне керівництво. М.: Медгиз, 2003

8. Воюцкий А.А. Курс колоїдної хімії. М.: Медкніга, 2000

9. Лисичкин Н.В. Хімія щеплених поверхневих сполук. - М.: Нова книга, 2003

10. Еткінс П., Дж. де Паула Фізична хімія. У 3 частинах. - М.: Мир, 2007

11. Барановський В.І. Квантова механіка і квантова хімія. - М.: Проміздат, 2007

12. Салем Р.Р. Фізична хімія. Почала теоретичної електрохімії. - М.: Мир, 2010

13. Гросберг А.Ю., Хохлов А.Р. Полімери й біополімери з точки зору фізики. - М.: Мир, 2008

14. Єлісєєв А.А., Лукашин А.В. Функціональні наноматеріали. - М. Освіта, 2010

15. Єгоров-Тісменко Ю.К. Кристалографія і кристалохімія. - М.: Мир, 2006

16. Кнотько А.В., Пресняков І.А., Третьяков Ю.Д. Хімія твердого тіла. - М. Освіта, 2008