Основные физико-химические процессы в промывочных растворах
Основные физико-химические процессы, контролирующие функционирование (качественное состояние) дисперсных систем, следующие: 1)реакции присоединения, замещения и обмена; 2)коалесценция (слияние капель), коагуляция (слипание) частиц дисперсной фазы и структурообразование; 3)пептизация и диспергирование; 4) стабилизация и коллоидная защита.
Под диспергированием понимают процесс измельчения жидких, твердых и газообразных веществ в жидкости, а также измельчение жидких и твердых веществ в газе с целью образования дисперсных систем. Среди этих процессов можно выделить три основных: эмульгирование, гомогенизацию и распыливание жидкостей.
Эмульгирование применяется для получения эмульсий типа «жир в воде» и «вода в жире». В первом случае дисперсионной средой является вода, во втором – жир. Для получения эмульсий необходимо использовать эмульгаторы, представляющие собой стабилизирующие поверхностно–активные вещества (ПАВ). Эмульгаторы образуют на поверхности жировых частиц тончайшую оболочку, которая придает им устойчивость и препятствует расслоению эмульсии. В качестве эмульгаторов используют желатин, агар–агар, яичный белок, казеин, казеинаты, крахмал и некоторые другие.
Гомогенизация предназначена для дальнейшего диспергирования эмульсий в целях получения продукта, размер дисперсной фазы которого не превышает 1–2 мкм. Так, гомогенизации подвергают молоко, сливки. Аппараты, используемые для гомогенизации, называют гомогенизаторами. Наибольшее распространение получили клапанные гомогенизаторы.
|
|
|
Распыливание жидкости – это процесс диспергирования жидкости в газовую (воздушную) среду. Он находит применение при сушке жидких и вязких продуктов. Процесс заключается в дроблении струй на большое число капель и распределении этих капель в пространстве.
Стабилизация – это обеспечение длительной устойчивости дисперсных систем при заданных параметрах системы. По существу, стабилизация направлена на предотвращение или регулирование степени коагуляции дисперсных систем за счет «создания таких условий (в дисперсной системе), при которых не могут быть реализованы близкодействующие силы межчастичного притяжения» (Э.Г. Кистер) Гидрофильные дисперсные системы, как отмечалось выше, относятся к термодинамически устойчивым системам, однако и они нуждаются в стабилизации, поскольку их выходные параметры могут выходить за пределы требований (регламента) под действием поступающих в систему солей, роста температур и др. Тем более стабилизация необходима для термодинамически неустойчивых лиофобных систем. Выделяют три основных фактора стабилизации: – структурно-механический; – расклинивающее давление; – кинетический. Это разделение факторов достаточно условное, поскольку они взаимосвязаны, объектом их воздействия являются тонкие межфазные слои, изменение выходных параметров которых не всегда удается связать с видом воздействий. Структурно-механический фактор стабилизации (по П.А. Ребиндеру «структурно-механический барьер») – это фактор наиболее сильной стабилизации, способный успешно регулировать агрегативную устойчивость полидисперсных систем в условиях различных минерализаций и температур среды. Структурно-механический барьер связан с образованием на границах раздела фаз квазикристаллических, гелеобразных адсорбционных слоев, гидрофилизирующих поверхности раздела. При столкновении частиц такие слои не успевают выдавливаться, разрушаться и, тем самым, предупреждают возникновение прочных связей между частицами. Вещества типа некоторых ПАВ и ВМС, создающие подобный барьер, называются стабилизаторами, или защитными коллоидами. Эффективность формирования прочного адсорбционно-сольватного слоя стабилизатором зависит от: - прочности адсорбционной связи молекул стабилизатора с поверхностью частиц дисперсной фазы; - степени насыщения молекулами стабилизатора поверхности адсорбции;
|
|
|
- характера ориентации молекул стабилизатора на поверхности («лежат» или в виде «частокола»), обеспечивающей высокую лиофильность поверхности; - прочности поперечных связей между вертикально ориентированными молекулами стабилизатора (в результате притяжения диполей полярных групп, образования водородных связей, гидрофобных взаимодействий между неполярными группами и др.) Расклинивающее давление (РД), как фактор стабилизации дисперсных систем, связано с возникновением давлений при сжатии (деформировании) пленок, разделяющих поверхности. РД проявляет себя через ионно-электростатическую, адсорбционную (молекулярную), вязкостную и структурную составляющие РД. Кинетический фактор стабилизации, характеризующий изменение геометрических размеров (прежде всего толщины) защитных адсорбционных слоев во времени, связан, главным образом, с модулем эффективной упругости, а также с вязкостью сжимаемых пленок. Повышение стабильности гидрофобных дисперсных систем через кинетический фактор и расклинивающее давление достигается, также как и посредством структурно-механического барьера, применением стабилизаторов, соответствующих предъявляемым к ним требованиям. Эти требования следующие: - прочно адсорбироваться на поверхностях раздела фаз; - эффективно повышать степень сродства фаз (снижать σ); - иметь небольшие значения критических концентраций мицеллообразования (для коллоидных ПАВ); - образовывать прочные адсорбционно-сольватные слои в приемлемой области pH; - обеспечивать устойчивость адсорбционно-сольватных слоев в широком интервале изменения температур и минерализации; - не оказывать вредного влияния на технологические свойства дисперсных систем; - быть доступными и недорогими.
|
|
|
|
|
|
Коллоидная защита — предохранение коллоидных растворов от коагуляции и, следовательно, повышение их устойчивости добавлением небольших количеств высокомолекулярных веществ (белков, крахмала, агар-агара и др.), так называемых защитных веществ. Коллоидная защиту используют при изготовлении устойчивых коллоидных препаратов серебра (колларгол), ртути, серы и других.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 314; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!