5. Кінетика руйнування піни

Важливе практичне значення має кінетика руйнування піни. На рис. 2 схематично зображено кінетику руйнування піни. Свіжоприготовлена піна має прошарки рідини (рис. 2, а), що мають значну товщину і знаходяться між пухирцями газу, покритими гідратованими молекулами ПАР. Товщина гідратних шарів  складає частину товщини прошарків між пухирцями. Вода, що зна-ходиться між пухирцями, починає стікати вниз – товщина прошарку змен-шується до тих пір, поки гідратні шари двох поверхонь не зіткнуться (рис. 2, б).

Рис. 2. Схема кінетики руйнування піни: а, б, в – послідовні стадії руйну-вання піни

а б в

Другим етапом руйнування піни є потоншання гідратних шарів і, на кінець, досягнення такої товщини, при якій вона стане нестійкою, що призведе до коалесценції пухирців (рис. 2, в).

Найбільш цікавим і важливим етапом в кінетиці руйнування піни є ІІ етап – руйнування гідратних шарів.

Одна з причин стійкості таких гідратних шарів – наявність розклинюючо-го тиску у двосторонніх плівках.

Друга можлива причина стійкості таких шарів – ефект Гіббса  Марангоні.

Кінетику руйнування піни досліджують спостерігаючи за утворенням рідини в результаті руйнування піни і описують за допомогою кінетичного рівняння хімічної реакції першого порядку

(1)

де   час витікання рідини, хв.; V_  об’єм рідини, затраченої на утворення піни, мл; V_  об’єм рідини, що утворюється за час  в результаті руйнування піни, мл.

4. Практичне значення ціноутворення та використання пін. Флотація.

Піноутворення та піни мають важливе практичне значення в пожежогасін-ні, при очищенні забруднених поверхонь у харчовій, будівельній та ін. промисло-востях. На піноутворенні базується процес флотації – збагачення руд.

Цей метод є винятково цінним для рудовидобувної промисловості, тому що дозволяє економічно обробляти величезні кількості руд і відокремлювати цінні мінерали від пустої природи. На даний час в промислових масштабах флотацією збагачується величезна кількість мінералів, зокрема, нікеле- і золо-тоносні руди, кальцит, флюорит, барит (сульфат барію) шеєліт (вольфрамат кальцію), карбонат і оксид марганцю, оксиди заліза, гранатові породи, титанза-лізні оксиди, оксиди кремнію і силікати, вугілля, графіт, сірку і деякі розчинні солі, наприклад сильвініт (хлорид калію). Слід відмітити, що до цього часу переважна більшість флотаційних процесів тримається в глибокій таємниці. Тому, що навіть незначні зміни в складі масел як флотоагентів дають можливість значно впливати на їхню здатність до флотації. Флотацію для підвищення її ефективності проводять використовуючи різні добавки. До них відносяться колектори, що адсорбуються на мінеральних частинках і при цьому змініючи крайовий кут в потрібному напрямку; активатори, підсилювачі селективності дії колекторів; депресанти, селективно пригнічуючі дію колекторів, і піноутворювачі, що сприяють утворенню піни.

Флотаційні процеси поділяють на флотацію рудних мінералів і нерудних матеріалів. Єдиної теорії, що пояснює флотацію на сьогодні немає.

В процесі флотації із подрібненої руди (розмір частинок 0,01 – 0,1 мм) за рахунок різної природи мінералу та пустої породи (гідрофобні та гідрофільні властивості, відповідно) пуста порода змочуючись водою осідає на дні флотаційної машини. Часточки мінералів (сірчисте срібло, свинець, мідь та ін.) змочуються маслом. При примусовому спінюванні (барботуванні повітря) через суспензію руди і флотоагентів масло оточує пухирець повітря (рис. 3) і разом з частинками мінералів виноситься у верхній шар суспензії. Після відділення цього шару і руйнування піни утворюється так званий концентрат.

Флотаційні процеси широко використовуються для переробки нерудних мінералів зокрема солей, наприклад хлориду калію, і нерозчинних оксидів, наприклад кварцу чи оксиду заліза. В цих випадках важливу роль в адсорбції колектора відіграють інші фактори.