Неорганическая химия - [32]

Поэтому борьба с запыленностью и загрязненностью атмосферы приобретает все большее значение. Очист–ка воздуха от аэрозолей достигается введением безот–ходных технологий – улавливанием частиц дисперсной фазы с использованием фильтров, циклонов (центро–бежных пылеуловителей), электрического поля высоко–го напряжения.

55. Эмульсии

Эмульсиями называются микрогетерогенные систе–мы, у которых дисперсная фаза и дисперсионная сре–да представляют собой несмешивающиеся жидкости.

Размеры частиц дисперсной фазы – капелек жид–кости – находятся в пределах от 10-4 до 10-6 м.

В зависимости от концентрации дисперсной фазы раз–личают эмульсии: разбавленные, концентрированные и высококонцентрированные.

В зависимости от природы дисперсной фазы и дис–персионной среды различают:

1) эмульсии неполярной жидкости (ДФ) в полярной (ДС) – прямые эмульсии, называемые эмульсиями первого рода или эмульсиями типа «масло/вода» (М/В);

2) эмульсии полярной жидкости (ДФ) в неполярной (ДС) – обратные эмульсии, называемые эмульсиями второго рода или эмульсиями типа «вода/масло» (В/М).

Здесь ДФ и ДС – дисперсная фаза и дисперсионная среда соответственно, «вода» – любая полярная жид–кость, «масло» – неполярная.

Тип эмульсии можно установить:

1) измерением электрической проводимости;

2) смешением с избытком полярной или неполярной жидкости;

3) окрашиванием водорастворимыми или маслора-створимыми красителями;

4) по смачиванию и растеканию капли эмульсии на гидрофобной или гидрофильной поверхности. Эмульсии, как и другие дисперсные системы, можно

получить методами конденсации и диспергирования.

Эмульсии как грубые дисперсии – кинетически и аг-регативно-неустойчивые системы. При столкновении капель дисперсной фазы происходит их слияние (коа-лесценция). В результате коалесценции эмульсия рас–слаивается на две непрерывные жидкие фазы.

Для повышения устойчивости эмульсий исполь–зуют стабилизаторы – эмульгаторы. Это ПАВ, ко–торые в результате адсорбции на границе раздела фаз снижают величину межфазного натяжения и обра–зуют механически прочную адсорбционную пленку. Если эмульгатор – ионогенное ПАВ, то он сообщает капелькам дисперсной фазы электрический заряд оди–накового знака, и капельки отталкиваются.

Тип образующейся эмульсии зависит от свойств эмульгатора. Дисперсионной средой всегда оказывает–ся та жидкость, которая лучше растворяет или смачи–вает эмульгатор. В качестве эмульгаторов используют соли высших жирных кислот, сложные эфиры высших жирных кислот и многоатомных спиртов, длинноцепо-чечные амины.

Эмульсии широко встречаются в природе. Эмульсия–ми являются молоко, сливки, сметана, сливочное масло, яичный желток, млечный сок растений, сырая нефть.

Эмульсии, содержащие лекарственные вещества, широко применяются в медицине: первого рода (М/В) для внутреннего применения, второго рода (В/М) – для наружного.

Известно, что растительные и животные жиры лучше усваиваются организмом в эмульгированном виде (мо–локо). В качестве эмульгаторов в этом случае выступают производные холевой и дезоксихолевой кислоты.

Иногда возникает потребность разрушить образо–вавшуюся эмульсию. Разрушение эмульсии называют деэмульгированием. Деэмульгирование проводят повышением и понижением температуры, воздей–ствием электрического поля, центрифугированием, добавлением электролитов и особых веществ – де-эмульгаторов. Деэмульгаторы представляют собой ПАВ с большей поверхностной активностью, чем эмульга–торы, но не обладающие способностью образовывать механически прочный адсорбционный слой.

56. Коллоидные ПАВ

Коллоидными ПАВ называются вещества, которые с одним и тем же растворителем в зависимости от усло–вий образуют истинный и коллоидный раствор.

Как было уже сказано, молекулы ПАВ дифильны. Они состоят из неполярных и полярных группировок. У непо–лярных радикалов, например, углеводородных цепей, от–сутствует сродство к полярному растворителю – воде, у полярных групп оно достаточно велико. Между неполяр–ными группами существует гидрофобное (вандер-вааль-сово) взаимодействие. При длине цепи приблизительно в 10^-22 углеродных атома за счет гидрофобных взаимо–действий углеводородных радикалов и сильного взаимо–действия полярных групп с водой происходит ассоциа–ция молекул ПАВ и образуются мицеллы.

Минимальная концентрация коллоидного ПАВ, начиная с которой в его растворе происходит об–разование мицелл, получила название критиче–ской концентрации мицеллообразования (ККМ).

Форма образующихся мицелл зависит от концентра–ции раствора. При небольших концентрациях коллоидно–го ПАВ образуются сферические мицеллы. Повышение концентрации раствора коллоидного ПАВ приводит сна–чала к росту их числа, а затем и к изменению формы. При более высоких концентрациях вместо сферических мицелл образуются цилиндрические и пластинчатые.

Значение ККМ зависит от различных факторов: приро–ды коллоидного ПАВ, температуры и присутствия при–месей посторонних веществ, особенно электролитов.

ККМ можно определить по свойствам раствора, завися–щим от числа и размеров кинетически активных частиц, в частности по изменениям осмотического давления, по–верхностного натяжения, электрической проводимости, оптических характеристик. Так как при переходе «ис–тинный раствор – коллоидный раствор» изменяет–ся размер кинетически активных частиц (ионов, молекул, мицелл) и их число, то на графике «свойст–во – концентрация» появляется точка излома, отвечаю–щая ККМ.