Аэрозоли

Аэрозоли играют большую роль в природе и в жизни человека. Так, воздух, окружающий Землю, представляет собой наиболее распространенную естественную аэрозольную систему. Специалист технолог очень часто сталкивается с аэрозолями в своей практической деятельности. Мероприятия по охране окружающей среды, связанные с уменьшением запыленности воздуха, основаны на разрушении аэрозолей. В воздухе некоторых предприятий, например, цементной промышленности, переходит ценное сырье, извлечение которого и использование по назначению снижает или исключает неоправданные потери. Осадки аэрозолей формируют сыпучие материалы (порошки) — едва ли не самые распространенные в некоторых отраслях промышленности дисперсные системы.

17.1. Классификация аэрозолей

К системам с газовой дисперсионной средой относятся аэрозоли и сыпучие материалы (порошки). Аэрозоли — это такие дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы находятся во взвешенном состоянии. Первая часть сложного слова — «аэро» — характеризует газовую дисперсионную среду, а вторая — «золь» — раздробленность вещества, из которого образуется дисперсная фаза. Сыпучие материалы, структурно-механические свойства, которых приведены в гл. 12, можно рассматривать как осадок аэрозолей с твердой дисперсной фазой, т.е. как систему Т/Г. Для аэрозолей сложилась своя классификация в зависимости от агрегатного состояния и размеров частиц дисперсной фазы. Эта классификация приведена в табл. 17.1. Простейшими являются аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит только из твердых частиц или из капель. Каждая из разновидностей аэрозольных систем имеет свое название. Высоко- и среднедисперсные системы типа Т/Г принято называть дымом., а грубодисперсные — пылью. Средне- и высокодисперсные системы типа Ж/Г называют туманом, грубодисперсные — каплями. К среднедисперсным системам относятся атмосферные туманы и слоистые облака; размер частиц этих систем составляет 1—10 мкм. Диаметр капель дождя может достигать нескольких миллиметров. Системы, дисперсная фаза которых состоит одновременно из жидких и твердых частиц, иногда называют смогом [от английских слов smoke (дым) и fog (туман)]. Следует отметить некоторую условность классификации аэрозольных систем. Дым, например, ассоциируется главным образом с понятием об аэрозолях, которые образуются после сгорания топлива. Однако, не все топлива, сгорая, образуют дым, т.е. дисперсную систему типа Т/Г. В результате сгорания некоторых видов топлива в воздух переходит жидких частиц больше, чем твердых, причем жидкие частицы имеют конденсационное происхождение. Так, дисперсная фаза аэрозоля при сгорании древесины состоит в значительной степени из жидких частиц (воды, смолы). Подобный аэрозоль точнее было бы называть смогом, а не дымом.

Т а б л и ц а 17.1

Классификация аэрозолей

Дисперсная фаза	Обозначение	Название
Твердая	Т/Г	Дым, пыль
Жидкая	Ж/Г	Туман, капли
Твердая и жидкая	Т, Ж/Г	Смог
Пена	Ж, Г/Г Т, Г/Г	Жидкая аэрозольная пена Твердая аэрозольная пена
Газовые образования	Г/Г*	Клатраты, газовые гидраты
Твердая	Т/ К**	Космическая пыль, космозли
* 0бразование такой системы маловероятно. ** Космическое, сильно разряженное пространство.

Иногда сложно охарактеризовать дисперсную фазу аэрозолей. В одной и той же системе могут находиться частицы различного размера. Подобные системы могут быть отнесены и к дыму, и к пыли.

Кроме основных, существуют менее распространенные, но не менее важные аэрозольные системы. В аэрозольных жидких (система Т, Г/Г) и твердых (система Ж, Г/Г) пенах газовый пузырек окружен пленкой (жидкой или твердой). Жидкие аэрозольные пены, в которых газовый пузырек обрамлен жидкой пленкой, применяют для тушения пожаров. Пепел и извергаемая вулканами лава, состоят из частиц, поры которых заполнены газом. Аэрозоли, сформированные из подобных частиц, можно рассматривать как твердые пены.

Некоторые разновидности аэрозольных систем привлекли внимание сравнительно недавно. К таким системам относятся клатраты (см. параграф 1.2).

Особая структура аэрозолей — космическая пыль и метеориты — возникает в космическом межпланетном пространстве. Подобные системы относятся к аэрозолям по следующим причинам. Космическая пыль и метеориты возникают из осколков планет и комет, которые, как правило, окружены атмосферой, т.е. в момент образования они представляли собой аэрозольные системы. В сильно разряженном пространстве они существуют в виде космозолей, которые условно можно обозначить, как Т/К. Знак / подчеркивает, что граница раздела фаз со стороны твердого тела характеризует их временное и специфическое аэрозольное состояние. При входе в плотные слои воздуха, например на высоте, менее 100 км от Земли, они опять превращаются в аэрозоли, а затем большая часть их сгорает.