Практическое применение порошков.

Пены.

Общая характеристика.

Пены - грубоднсперсные, высококонцентрированные системы, в которых дисперсной фазой являются пузырьки газа, а дисперсионной средой жидкость в виде пленок.

Методы получения пен.

Для получения пен:

1) газ пропускают через раствор;

2) встряхивают жидкость на воздухе.

Пены в чистых жидкостях крайне неустойчивы и могут существовать только в условиях, когда скорость образования пузырьков равна скорости их разрушения, т.е. в динамическом режиме. Вспенивание жидкостей проводят при 0,7 - 1,3 м/с.

Снижение скорости газа практически мгновенно вызывает исчезновение пены, поэтому для получения пен в статических условиях следует вводить добавки специальных веществ - пенообразователей. В зависимости от типа пенообразователя пены сохраняются от нескольких секунд до нескольких часов.

Практическое применение пен.

Пенообразование играет большую роль.

1) используется в производстве высокопористых строительных и теплоизоляционных материалов (пенобетон, пеностекло),

2) используется в производстве пластических масс (пенопласты),

3) используется при обогащении полезных ископаемых (пенная флотация),

4) используются в пищевой промышленности (взбитые сливки, кремы).

Разрабатываются методы пенного извлечения природных поверхностно-

активных веществ.

Методы разрушения пен.

В ряде случаев пенообразование оказывается нежелательным явлением. Образование пены в котлах паровых машин может нарушить работы теплоэнергетических установок. Пенообразование затрудняет упаривание жидкостей и некоторые другие технологические технологические операции.

Для предупреждения пенообразования используют:

1) химические методы. Пены гасят, вводя в жидкость вещества, способные вытеснять в результате более высокой поверхностной активности пенообразователи из адсорбционного слоя. Вытеснение из поверхностных слоев веществ, хорошо стабилизирующих пену, или внедрение пеногасителей в поверхностные слои, чем вызывается снижение поверхностной вязкости, способствует быстрому вытеканию жидкости из пленок. Широко используют эффект ограниченного пенообразования при применении ПАВ. Еще одно направление - изменение режима технологического процесса, параметров технических аппаратов.

2) В производстве антибиотиков, витаминов, дрожжей, сахара для гашения пен используют растительные масла (подсолнечное, соевое), животные жиры, кремнийоргани-ческие полимеры (полиметилсилоксаны). Для подавления пенообразования при экстракорпоральной обработке крови также используют кремнийорганические соединения. Пену можно разрушить механическим путем, прокалывая или разрывая изолированные пленки. A.M. Шкодин обнаружил, что при этом весьма существенную роль играет природа поверхности инструмента.

3) Для механического разрушения пен в промышленности используют вращающиеся с большой частотой (около 3000 мин в степ.-1) мешалки, крыльчатки и другие приспособления.

Существуют устройства, в которых пена направляется на преграду и разрушается при столкновении с ней.

Пузырьки пены разрушают также струей воздуха и акустическими колебаниями.

Выбор способа разрушения пены зависит от свойств пенообразующей среды и масштабов производства.

 

 

Порошки

Общая характеристика.

Порошки - высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсной фазой являются твердые частицы, а дисперсионной средой - воздух или другой газ. В порошках частицы дисперсной фазы находятся в тесном контакте друг с другом.

Это чрезвычайно концентрированные системы. Размер частиц, различных порошков колеблется в широких пределах. Наибольшее распространение имеют порошки с размерами частиц от 1 до 100 мкм.

Порошки классифицируются:

1) по форме частиц

равновесные (имеют примерно одинаковые размеры по трем осям); волокнистые (длина частиц гораздо больше ширины и толщины); плоские (длина и ширина значительно больше толщины).

2) по межфазному взаимодействию

связнодисперсные (частицы сцеплены между собой), т. е. система

обладает некоторой структурой;

свободнодисперсные (сопротивление сдвигу обусловлено только

трением между частицами).

3) по размерам частиц дисперсной фазы

песок (от 2 10-⁵ м до 2 10-³ м); пыль (от 2 10-^б до 2 10-⁵ м); пудра (менее 2 10-⁶ м).

Методы получения порошков.

Порошки получают двумя методами: методом конденсации и диспергирования. Выбор метода зависит от природы материала, назначения порошка и экономических факторов.

Метод диспергирования основан на дроблении исходного сырья на различных (вальцовых, щаровых, вибрационных, коллоидных) мельницах и последующем разделении на фракции по размеру частиц. Получаемые порошки являются полидисперсными системами, так как содержат частицы различной степени дисперсности. Для облегчения диспергирования применяют понизители твердости, в качестве которых выступают ПАВ, они уменьшают поверхностное натяжение, снижая энергозатраты и повышая дисперсность измельченной фазы. Дисперсность порошков имеет большое практическое значение, например яркость окраски и кроющая способность красок, вкусовые свойства порошков

Конденсационные методы можно разделить на две группы.

Первая группа методов связана с осаждением частиц вследствие коагуляции лиофобных золей. В результате упаривания раствора или частичной замены растворителя (снижение растворимости) образуется суспензия, а после ее фильтрации и мушки получаются порошки.

Вторая группа методов связана с проведением химических реакций (хи­мическая конденсация. Методы химической конденсации можно классифицировать на основе типа используемой реакции.

1. Обменные реакции между электролитами. На­пример, карбонат кальция (зубной порошок) получают в ре­зультате реакции взаимодействия карбоната натрия с хлоридом кальция.

2. Окисление метаболитов, например, высокодисперсный оксид цинка, являющийся основным компонентом цинковых белил, получают окислением паров цинка воздухом при 300° С.

3. Окисление углеводородов. Различные виды сажи, которую применяют при производстве резины, пластмасс которые получают сжиганием газообразных или жидких углеводородов при недостатке кислорода.

4. Восстановление оксидов металлов.

5. Термическая диссоциация карбонилов металлов. При нагревании карбонилы испаряются и разлагаются, образуя высокодисперсные металлические порошки.

6. Электролиз водных растворителей. Этим методом получают высокодисперсные порошки металлов, сплавов высокой степени частоты.

Практическое применение порошков.

Область распространения порошков необъятна. Прогретая солнцем почва, песчанные отмели и пляжи, грунтовые дороги покрытые толстым слоем пыли, - все это примеры порошкообразных систем. Зимой выпадает снег, который можно рассматривать как порошкообразную систему.

Столь же необъятной является и область практического применения порошков.

1) Многие продукты пищевых производств выпускаются в виде порош­ков: мука, крахмал, сахарный песок, сахарная пудра, специи, молотые кофе и какао, сухое молоко и сливки, различные крупы и др.

2) Порошки- одна из наиболее распространенных форм применения веществ в химико-технологических процессах переработки и получения раз­личных материалов. Достаточно отметить, что большинство продуктов химических предприятий выпускается в виде порошков, гранул или откатышей, например, минеральные удобрения, полимеры, красители, ионообменные смолы, химические реактивы для учебных, научно-исследовательских и заводских лабораторий. Сверхтонкие металлические порошки являются эффективными катализаторами. В химических синтезах они часто используются в виде суспензий, высокодисперсные порошки используются также в качестве стабилизаторов микрогетерогенных систем, в частности эмульсий.

3) Многие вещества и материалы, применяемые в строительстве являются порошками: строительные материалы (цемент, алибастр, мел, известь) сухие краски и пигменты.

4) Порошками являются многие минеральные удобрения и ядохимикаты.

5) Многие лекарственные препараты выпускаются в форме порошков.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: