Агрегативной стійкості. Коагуляція

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

Швидкість коагуляції швидко зростає із збільшенням чисельної концентрації аерозолю (табл. 2).

Незалежно від початкової концентрації аерозолю через кілька хвилин в 1 см³ знаходиться 108-106 частинок (для порівняння - в ліозолі ~ 1015 частинок).

Залежність швидкості коагуляції від збільшення чисельності концентрації аерозолю

· наявність протилежно заряджених частинок;

· конвекційні потоки, механічне перемішування, ультразвукові коливання, так як вони збільшують ймовірність зіткнення частинок.

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

· очистка атмосферного повітря від промислових аерозолів;

· уловлювання з промислового диму цінних продуктів;

· штучне дощування або розсіювання хмар і туману.

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

· випаровування частинок дисперсної фази (у разі аерозолів летючих речовин).

Розроблено багато способів руйнування аерозолів, але будь-який з них складається з двох стадій: перша - уловлювання дисперсних частинок, відділення їх від газу, другий - запобігання повторного попадання частинок в газове середовище, це пов'язано з проблемою адгезії вловлених частинок, формуванням з них міцного осаду.

Пилоуловлювання, головним чином, засноване на інерційних або на електричних силах. Розглянемо ці способи більш докладно.

Інерційний осадження проводиться за допомогою відцентрових відокремлювачів, званих циклонами. Вони являють собою металеві циліндри, в яких аерозоль по спіралі рухається зверху вниз, при цьому частинки осідають на стінках циліндра, а очищений газ по спеціальній трубі виводиться з циклону. Високопродуктивний циклон може забезпечити практично повне уловлювання частинок більше 30 мкм, частинки розмірами 5 мкм уловлюються на 80%, а розмірами 2 мкм - менш ніж на 40 %. До інерційному осадженню можна віднести і мокре пиловловлювання. Мокре пиловловлювання здійснюється двома способами:

· для часток з d > 2-5 мкм використовують скрубери (порожнисті або з насадкою), мокрі циклони, барботажні або пінні пилеулавлювачі;

· для часток з d < 2 мкм використовуються швидкісні пилеулавлювачі.

Ультразвукові установки використовуються для руйнування туманів. Досить кількох секунд, щоб туман, рухомий в ультразвуковому полі, скоагулював на 90 %.

До недоліків цього методу слід віднести наступне: він не руйнує сильно розбавлені аерозолі, залишаючи нескоагулірованною саму шкідливу - високодисперсну частину аерозолю.

Електростатичне осадження з успіхом застосовують для уловлювання пилу і туманів в цементній, сернокислотній, металургійній промисловості і особливо для уловлювання летючого попелу з димових газів електростанцій. Принцип методу полягає в наступному. Аерозоль пропускають між електродами, що створюють поле високої напруги (70-100кВ), виникає коронний розряд, при якому катод випускає величезну кількість електронів. Електрони іонізують молекули газу. Утворені аніони адсорбуються частинками аерозолю, потім негативно заряджені частинки осідають на позитивно зарядженій стінці труби, після чого збираються в спеціальному бункері.

Пилоуловлювальний фільтр конденсаційного типу продуктивністю 30000 м³/год був випробуваний у рудничних умовах. Він показав ефективність, близьку до 99 % при середньому розмірі частинок 0,2 мкм. При цьому габарити фільтру були на порядок менші, ніж у рукавних фільтрів і електрофільтрів такої ж потужності.

Фізико- хімічні основи диспергування речовин за допомогою аерозольних балонів

Принцип дії аерозольного балона полягає в тому, що поміщений в упаковку препарат змішується з евакуюючою 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-якої стабільної речовини визначається тільки температурою і не залежить від об'єму. 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 розпорошуючої речовини з евакуюючою рідиною і її агрегатного стану, системи в аерозольній упаковці складатимуться 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 евакуююча 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 частинки в кращому випадку будуть мати розміри, які вони мали в рідкій фазі.

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 евакуююча рідина, то виходить піна. Розмір часток, 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.

· змінюючи тиск насиченої пари евакуюючої рідини;

· змінюючи кількісне співвідношення препарату і евакуюючого агента.

Найважливішим допоміжним компонентом є речовина, яка забезпечує викид препарату в атмосферу і подальше його диспергування. Ці речовини одержали назву пропеллентов. Пропеллент повинен виконувати дві функції:

· створювати необхідний тиск для викиду препарату;

· диспергувати продукт, випущений в атмосферу.

В якості пропеллентов використовують фреони і стислі гази. Фреони - це низькомолекулярні фторорганічні сполуки аліфатичного ряду [C_n(H_mСl_kF)_2n+2].

Прийнята наступна система позначень фреонів: остання цифра (число одиниць) означає число атомів фтору в молекулі, що передує цифра (число десятків) - число атомів водню, збільшене на одиницю, і третя (число сотень) - число атомів вуглецю, зменшене на одиницю. Наприклад: F- 22 - це CHC1F₂, F- 114 - це C₂Cl₂F₄.

Речовини, що складаються з молекул циклічної будови, також мають цифрове позначення, але перед цифрами ставиться літера «C», наприклад: С318 - C₄F₈ (октафторціклобутан).

В якості стислих газів застосовують N₂, N₂O, СO₂ та ін.

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: