Дисперс системийг тогтворжуулах Суспенз Аэрозоль Эмульс

Дисперс фазын жижиг хэсгүүд хүндийн Дисперс фазын жижиг хэсгүүд хүндийн хүчний үйлчлэлийн дор тунадасжин хүчний үйлчлэлийн дор тунадасжин потенциал энергиэ багасгах процессыг потенциал энергиэ багасгах процессыг эсэргүүцэж чадах чадварыг эсэргүүцэж чадах чадварыг кинетик кинетик /седиментаци/ тогтворжилт /седиментаци/ тогтворжилт гэж нэрлэсэн гэж нэрлэсэн байна. байна.

Дисперс фаз, дисперс орчин хоёрын нийлсэн Дисперс фаз, дисперс орчин хоёрын нийлсэн гадаргуугийн зааг дээрх гадаргуугийн зааг дээрх чөлөөт энергийн чөлөөт энергийн хэмжээг багасгах хандлагатай төрөл бүрийн хэмжээг багасгах хандлагатай төрөл бүрийн процессыг эсэргүүцэх чадварыг агрегат процессыг эсэргүүцэх чадварыг агрегат тогтворжилт гэнэ.тогтворжилт гэнэ.

Кинетик тогтворжилтын их багын хэмжээг седиментаци-диффузийн тэнцвэрт процессын зүй тогтлоор илэрхийлж болно.

Чөлөөт дисперс системийн жижиг хэсгүүдийн концентраци- е- дахин буурах өндрөөр кинетик тогтворжилтын их багын хэмжээг илэрхийлнэ.

к- Больцманы тогтмол Т- абсолют температур υ-жижиг хэсгийн эзэлхүүн g-газрын татах хүчний хурдатгал P,-дисперс фаз ба дисперс орчны нягт

- өндөр хичнээн их байвал дисперс системийн кинетик тогтворжилт төдиичинээ сайн байдаг.

Жижиг хэсгийн радиус болон (р-р0) ялгавар багасах тутам уул системийн кинетик тогтворжилт ихэснэ.

Коллоид систем гадаргуугийн энерги ихтэй, термодинамикийн хувьд тогтворгүй систем юм.Коллоид систем тогтворгүй байдаг шалтгаан нь фазуудын хоорондын гадаргуу их байдагтай холбоотой. Үүнээс болж коллоид-дисперс систем илүүдэл нөөц гадаргуугийн энергитэи (Гиббсын) байдаг. Иймээс коллоид уусмалуудад гадаргуугаа багасгадаг агрегацын процессууд аяндаа явагдаж байдаг.

Дисперсийн системийн тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид тухайн диперсийн системийн төлөв байдал ба шинж чанараа өөрчлөхгүйгээр хадгалах чадвар юм.

1925 онд Зөвлөлтийн (хуучин нэрээр) гарамгай физик-химич М.П.Песков (1880-1940) дисперс системийн хөдлөл зүйг ойлгохын тулд кинетик седиментацын) ба агрегат гэсэн хоёр янзын тогтвор байдгийг тогтоожээ.

Кинетик тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд тунадасжин буухгүй төлөвт байх чадвар юм.

Кинетик тогтвор алдагдахад дисперсийн орчноос дисперсийн фаз ялгарах процесс явагдана.

Кинетик тогтвор нь кинетик идэвхтэй хэсгүүдийн хэмжээгээр, өөрөөр хэлбэл дисперслэлтийн зэргээр тодорхойлогдоно.

Дисперсийн фазын хэсгийн хэмжээ 1мкм-ээс бага байвал энэ систем кинетикийн тогтвор өндөр байна.

Коллоидын хэсгүүдийн тунадасжин буухгүй тогтвортой байдал нь тэдгээрийн хэмжээ бага, хүндийн хүч нь дулааны хөдөлгөөний энергитэй ойролцоо жишихүйц байдгаас жижиг хэсгүүд эрчимтэй броуны хөдөлгөөнд оролцдогоор тайлбарлагдана.

Дисперсийн системийн агрегат тогтвор нь дисперсийн фазын хэсгүүд агрегац болохгүй байх чадвар юм.

Дисперсийн системийн фазууд ижил ионууд ба сольват бүрхүүлийн ачаар нийлэн нэгдэж томрохгүй байж чаддаг байна.

1968 онд зөвлөлтийн физик-химич В.П.Мишин (1906-1983) дисперсийн системийн өөр нэгэн хэлбэр болох конденсацын тогтворыг нээжээ.

Конденсацын тогтвор нь тодорхой хугацааны туршид хувийн гадаргуугаа өөрчлөхгүй хадгалах дисперсийн системийн чадвар юм.

Хийн буюу агааран дисперс орчинтой дисперс системийг аэрозоль гэдэг.

Аэрозолийн дисперс фаз нь шингэн биет байвал түүнийг манан,

дисперс фазын жижиг хэсгүүд нь хатуу төлөв байдалтай бодис байвал утаа (өндөр дисперсжилттэй байхад) эсвэл тоос ба нунтаг бодис гэж (том ширхэгтэй байх тохиолдолд) тус тус өөрөөр нэрлэдэг байна.

Хатуу байдалтай жижиг хэсгийн гадаргуу дээр чийг конденсацелсан <холимог> төрлийн аэрозолийг <смог> гэж нэрлэдэг бөгөөд ийм хэлбэрийн аэрозоль томоохон үйлдвэрийн хотуудын агаарт их хэмжээгээр оршдог.

Байгалийн янз бүрийн үзэгдэл ба техникт аэрозоль чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Агаарын болон бусад зарим төрлийн тээвэрт манан үүсэх явдал ихээхэн садаа болдог.

Хөдөө аж ахуйд бордоо болон ургамлын хортон шавьж, хорхойг устгах зэрэг үйлст аэрозоль өргөн хэрэглэгддэг.

Үйлдвэрийн утааг цэвэрлэх асуудал байгаль орчныг хамгаалах явдалд чухал рольтой зүйл юм.

Уулын чулуулгыг нунтаглах, түлш шатаах явцад үүсдэг хийн золийг цэвэрлэх, тоосролтыг багасгах явдал техникийн чухал зорилт байдаг.

Хөөс бол x1 ш2 төрлийн дисперс систем юм. Дисперс фазын үүргийг голдуу агаар

гүйцэтгэнэ. Хөөс жинхэнэ лиофоб дисперс системийн

шинж чанар үзүүлнэ. Шингэрүүлсэн ба өтгөрүүлсэн хөөс гэж

хоёр ангилдаг. Шингэрүүлсэн хөөс нь шингэрүүлсэн

эмульстэй тун ойролцоо структуртай байдаг.

Жинхэнэ хөөс гэж нэрлэдэг дисперс системийн эзэлхүүний 70 гаруй хувийг хийн бодис эзэлдэг.

Үлдсэн хувийг шингэн байдалтай дисперс орчин эзэлнэ.

Хөөсний дисперс шингэн орчин маш нимгэн хальс байдалтай.

Өтгөрүүлсэн хөөс нь хийн цэврүүнүүд шингэн орчний нимгэн хальсаар тусгаарлагдсан байдалтай систем юм.

Хөөсний концентрацийг хөөсний гарц гэдэг хэмжигдэхүүнээр илэрхийлдэг арга практик өргөн ашиглагдана. Хөөсний эзэлхүүнийг түүнд зарцуулагдсан шингэн фазын эзэлхүүнд хуваахад гарсан тоог хөөсний гарц гэдэг:

- хөөсний эзэлхүүн, - шингэн фазын эзэлхүүн

Техникт хөөс ба хөөсөрхөг хальсыг өргөн дэлгэр ашигладаг.

Гал унтраах чухал зэвсгийн нэг бол хөөс юм. Ашигт малтмалыг флотацийн аргаар

баяжуулахад хөөс голлох үүрэг гүйцэтгэнэ. Талх, чихэр, боов үйлдвэрлэх технологид

төрөл бүрийн боов ашигладаг. Төрөл бүрийн барилгын материал

үйлдвэрлэхэд хөөс чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Хөөсийг голлож диспергацийн аргаар гарган авна.

Ямар нэгэн ГИБ уусгасан шингэний дундуур агаараар үлээхэд хөөс амархан үүсдэг.

Мөн хутгах, сэгсрэх аргыг хэрэглэж болно.

Дисперс орчин нь яваандаа хатуурдаг хөөсөрхөг материал, биетийг гаргаж авах явцад хөөс конденсацийн аргаар үүснэ.

Хөөст бетон үйлдвэрлэхэд дараах химийн урвал ашигладаг:

Al + Ca(OH)2 + 2H2O CaHAlO3 + 3H2

Аяндаа өөрөө диспергацлах замаар хэзээ ч хөөс үүсдэггүй учир хөөс агрегат тогтворжилт муутай систем юм.

Иймд хөөсрүүлэгч буюу тогтворжуулагч бодис заавал нэмж өгч байж тогтворжилт сайтай хөөс гаргаж авдаг онцлогтой.

Төрөл бүрийн молекулт ба том молекулт гадаргуугийн идэвхт бодис хөөс тогтворжуулагчын үүргийг гүйцэтгэдэг.

Нэг шингэн бодис нөгөө шингэний дотор жижиглэгдэн түгсэн дисперс системийг эмульс гэнэ.

( ) эмульсийн хоёр фаз хоёулаа шингэн төлөвт оршино.

Ямар тогтворжуулагч бодис ашиглан хөөсний тогтворжилтыг сайжруулж болох боловч хөөсний лиофоб шинж чанарыг хэзээ ч өөрчилж чаддаггүй байна.

Эмульсийн өөр нэг онцлог шинж чанар бол тогтворжуулагч бодисын мөн чанар болон системийн нөхцөл байдлаас шалтгаалан хоёр төрлийн эмульс үүсгэдэг явдал юм.

Хоёр шингэн бодисын туйлжилт илүүтэй шингэн бодис дисперс орчны үүрэг байвал түүнийг шууд эмульс, харин туйлжилт ихтэй шингэн бодис дисперс фазын үүрэг гүйцэтгэж байвал түүнийг урвуу эмульс гэж тус тус нэрлэнэ.

Эмульсийн дисперс фазын концентрацыг харгалзан шингэрүүлсэн (10-с доош хувь), өтгөрүүлсэн , асар өтгөн (дисперс фазын эзлэх хувь 70%-с дээш хэмжээтэй байгаа) эмульс гэж ангилан үздэг байна.

Өтгөн эмульсийн байгуулалт өтгөрүүлсэн хөөстэй тун төстэй байдаг.

Байгальд тохиолддог урвуу эмульсийн тодорхой жишээ бол түүхий нефть юм. Нефтьний 50-60%-г давсажсан ус эзэлнэ.

Нефтийг боловсруулах хамгийн анхны шат бол нефтийн эмульсийг эвдэх байдаг.

Цөцгийн тос, сүү, цөцгий, майонез, маргарин , өндөгний шар уураг, каучукийн шүүс зэрэг нь бүгд эмульс.

Амьд бие махбодийн доторх өөх тос, липиод зэрэг бодис эмульсийн байдалтай оршдог.

Эмийн үйлдвэрт олон тооны эмийн бодисыг эмульсийн хэлбэрээр үйлдвэрлэдэг бөгөөд дотуур хэрэглэгддэг эмульс голдуу шууд төрлийн эмульс байдаг ба түрхлэг болгон хэрэглэдэг эмульс нь урвуу төрлийн эмульс байдаг.

Эмульсийг тогтворжуулагч ГИБ-ыг эмульгатор гэж нэрлэдэг.

Шингэрүүлсэн эмульсийг гаргаж авахад конденсацын аргыг хэрэглэдэг.

Эмульс гаргах зориулалттай янз бүрийн төхөөрөмж байдаг.

Аяндаа үүсэх эмульсээс бусад тохиолдолд эмульсийг гаргаж авахын тулд хутгах , сэгсрэх, ультра дуугаар үйлчлэх, вибрацлах зэрэг олон аргыг ашиглаж болно.

Механик аргаар эмульс гаргах явцад үүсэх эмульсийн төрөл хоёр шингэний эзэлхүүний их багын харьцаанаас шалтгаална.

Их хэмжээтэй (эзэлхүүнтэй) шингэн бодис нь дисперс орчны үүргийг гүйцэтгэнэ.

Хэрэв хоёр шингэн бодисын эзэлхүүн тэнцүү байвал эхлээд шууд ба урвуу хэлбэрийн эмульс хоёулаа нэгэн зэрэг үүсдэг бөгөөд дараа нь аль төрлийн эмульс илүү тогтворжилттой байна, тэр нь үлддэг гэж П.А Ребиндер тогтоосон байна.

Эмульсийн тогтворжилтыг алдагдуулдаг гол процесс бол флокуляцлах ба коалесценцлэх явдал юм.

Эмульсийн дуслууд хоорондоо нийлж том агрегат үүсгэн седиментацлах үзэгдлийг флокуляцлах процесс гэж нэрлэдэг.

Флокуляцлах процесс нь гидрофоб золийн коагуляцлах зүй тогтлыг тайлбарлаж өгсөн ДЛФО-н онолыг зүй тогтлын дагуу явагдана.

Шингэрүүлсэн эмульсийн (өндөр дисперсжилттэй) дотор явагдаж буй флокуляцлах процесс эргэх чанартай.

Шингэн дисперс орчинтой, хатуу дисперс фазтай системийг хоёр бүлэгт хувааж болно.

Дисперс фазын бодис коллоид дисперсжилтийн мужид байвал тийм системийг золь гэдэг.

Дисперс фазын бодис том ширхэгт дисперсжилтийн мужид байвал түүнийг суспензи гэж нэрлэдэг.

Үйлдвэрлэлийн процесст суспензийг ашиглаж янз бүрийн материал үйлдвэрлэдэг.

Суспензийг диспергацийн ба конденсацийн аргаар гаргадаг.

Практикт голдуу диспергацийн аргыг ашиглаж суспензийг гаргана. Үүнд: хатуу биет муу уусдаг орчинд нь шууд нунтаглах аргаар буюу эсвэл урьд өмнө нь нунтагласан бодисоо шингэн орчинд хийж хольж хутгах замаар сустензийг үүсгэж болно.

Дисперс фазын бодисыг тухайн шингэн бодис норгож чаддаг байх хэрэгтэй.

Тогтворжуулагч бодис нэмж өгөх хэрэгтэй.

Суспензийн дисперс орчин нь ус байвал гидросуспензи, харин органик бодис байвал органосуспензи гэж нэрлэдэг.

Суспензийн жижиг хэсгүүдийн радиус болон фракциудын хувиарлалтыг седиментацийн анализийн аргаар тодорхойлж болно.

Суспензийн шинж чанар нь дисперсжилтийн зэрэг, жижиг хэсгийн хэлбэр дүрс диперс фазын концентраци зэрэг параметраас хамаарна.