Аэрозольдер

Дәрістің жоспары :

1. Аэрозоль туралы жалпы түсінік

2. Аэрозольдердің классификациясы

3. Аэрозольдердің алыну жолдары

Дәрістің мақсаты : Аэрозольдердің табиғи жолмен пайда болу жолдарын, микрогетогенді жұйе туралы түсіндіру

Аэрозоль дегеніміз- қатты зат бөлшектері немесе сұйықтық тамшылары газда өлшенетін микрогетерогенді жүйе. Аэрозолдердің шартты белгіленуі:Қ/г намесе С/г.

Осы дисперсті жүйелердің маңыздылығын айқындау үшін, аэрозольдерге мысал келтірейік.Космикалық кеңістік,Жер атмосферасы, біз демалатын ауа- осының бәрі аэрозольдер. Аэрозольдер табиғи жолмен пайда болады, табиғи жолмен түзіледі.

Жел шаң бұлттарын жоғарыға көте отырып, шаң тозаңдарын түзеді.Шаң 5-6 км биіктікке көтерілуі мүмкін және де мыңдаған қашықтықтарға тасмалдануы мүмкін. Норвегияда, мысалы, Сахара шөлінің тозаңы байқалған.Вулкандар атқылағанда, ал олардың жер жүзінде 600-ден астамы бар, атмосфераға 10 миллиондаған тонна грунт тасталады, олардың көп бөлігі аэрозолдік күйге өтеді. Осылай, 1815 жылы Тамбор вулканының гигантты атқылауының нәтижесінде, стратосфераға соншалық көп мөлшерде шаң тасталды, нәтижеде келесі, 1816 жылы тарихқа “мұзсыз жыл” атауымен енді. Микроорганизмдер, вирусталып алынады және аэрозольдер түзеді. Биологиялық аэрозольдер үлкен қашықтықтарға орын ауыстырады. Жердің сулы бетіндегі буланатын су, аэрозольдер түзеді, олардың бұзылуы жаңбыр, қар, бұршақтардың түзілуіне акеледі. 30% -ға дейін табиғи аэрозольдерді ғарыштық шаң береді. Осының бәрі адамның қатысынсыз, табиғи жолмен пайда болатын аэрозольдер.

Барлық аэрозольдердің 10%-ы жасанды жолмен алынады: бұл улы химикаттар және тыңайтқыштарды шаңдату, тұрмыстық аэрозольдер және т.б.

Сондай-ақ аэрозольдер үшінші тобы- өндірістік аэрозольдер.Кендерде пайдалы қазбаларды алудағы карерлерде, металлургиялық және химиялық комбинаттар маңайында, әртүрлі агрегаттар жұмысы нәтижесінде ауаны ластайтын аэрозольдер түзіледі. Жер, ауа және су транспортының барлық түрлері жағармайдың жануы есебінен аэрозоль көздері болып саналады. Жағармайдың жануы нәтижесінде жыл сайын атмосфераға 100 тоннадан астам қатты зат және 1 млн. тонна газ тәрізді заттар тасталады. Ядро жылуы өндірісі, атом электро станцияларының эксплуатациясы, ядролы қаруды сынау осының бәрі радиоактивті аэрозольдердің түзілуіне акеледі. Аэрозольдер түзілуінің негізгі көздері осылар.

Аэрозольдер классификациясы

1.Дисперсті фаза агрегатты күйіне байланысты:

- тұман (С/Г ) ;- түтін, шаң ( Қ/Г) ;- смог ( С+Қ ) / Г [Smog]=Smoke (түтін) + fog ( тұман)

2.Дисперстілігі бойынша: - тұман (С/Г) , 10^-5 ≤d ≤ 10^-3 см ; - түтін ( Қ/Г) , 10^-7 ≤ d ≤ 10^-3 см ; - шаң Қ/Г , d > 10^-3 см .

3.Алыну әдістері бойынша:- конденсациялық ; - диспергациялық.

Аэрозольдердің алыну жолдары

Басқа микрогетерогенді жүйелер тәрізді, аэрозольдер екі түрлі жолмен алынуы мүмкін: қатаң дисперсті жүйелерден ( диспергатционды әдістер ) және нағыз ерітінділерден ( конденсациялық әдістер ).

Конденсациялық әдістер

Бұл әдістер гомогенді жүйеде жаңа фазаның түзілуіне байланысты. Оның түзілуінің міндетті шартты қаныққан будың болуы болып табылады, оның конденсациясы дисперсті фаза бөлшектерінің түзілуіне акеледі. Қаныққан будың көлемді конденсациясы үш жағдайда болуы мүмкін:

• адиабатикалық таралу ( кеңею);

• әртүрлі температураларға ие, бу және газдар араласуы;

• газ қоспасының салқындатылуы.

1.Газдың адиабатикалық кеңеюі.

Мұндай жолмен бұлттар түзіледі. Ылғал ауа жылы массасы атмосфераның жоғары қабаттарына көтеріледі. Ол жерде атмосфералық қысым төмен болғандықтан, адиабаттық, яғни ауаның салқындануы және су буының конденсациясы байқалады. Оншалықты биік емес жерлерде топтасқан бұлттар түзіледі, мұнда су сұйық тамшы түрінде болады, атмосфера жоғары қабатында температура анағұрлым төмен болады, нәтижесінде құрамында мұз кристалшалары болатын ақ ұлпа тәрізді бұлттар түзіледі.

2.Әр түрлі температураларға ие, бу және газдар араласуы.

Осылай атмосфералы тұмандар түзіледі. Көбнесе тұман түнде ашық ауа райында пайда болады, яғни бұл кезде Жердің беті жылуды интенсивті бере отырып, қатты салқынданады. Жылы ылғал ауа салқынданып жатқан жер немесе оның беткі бөлігіндегі суық ауамен араласып, сұйықтық тамшылары түзіледі. Осы жағдай жылы және суық ауа фронттар кезінде де байқалады.

3.Құрамындағы бу болатын, газды қоспаның салқындатылуы.

Бұл жағдайды ( күйді) су қайнаған шәугім мысалында көрсетуге болады. Шәугім мұрыншасынан су буы шығады, біз оны көрмейміз, өйткені оның түсі болмайды.Әр қарай су буы жылдам салқынданады, су конденсацияланады және де шәугім ұшында біз сүтті бұлт – тұманды көреміз. Ұқсас жағдай біз аязды күнде әйнекті ашқанда байқалады.Одан да бәрік аэрозоль ыдыста қызған май бөлмеде газ ( майлы аэрозоль) түзгенде пайда болады, оны бөлмені жақсылап салқындату ғана жоюға болады.

Сондай-ақ, конденсациялық аэрозоль ұшқыш емес өнімдер түзілуіне әкелетін газды реакциялар нәтижесінде түзілуі мүмкін:

• жағар майлар жанғанда түтінді газдар түзіледі, олардың конденсациясы ағымдық түтіннің пайда болуына әкеледі;

• Фосфор жанғанда ауада ақ түтін ( Р₂О₅ ) пайда болады;

• Газ тәрізді NH₃ және HCl әрекеттесуі нәтижесінде NH₄Cl ( қатты түтін түзіледі);

• Түрлі металлургиялық және химиялық процесстерде жүретін металлдардың ауада тотығуы, нәтижесінде металл оксидтері бөлшектерінен тұратын түтіндер пайда болады.

Диспергационды әдістер

Диспергационды аэрозольдер газды ортада қатты және сұйық денелердің ұсақталуы ( ұнтақталуы ) нәтижесінде пайда болады.

Қатты денелердің тозаңдатылуы екі сатыда жүреді: ұнтақтау, кейін тозаңдату. Заттың аэрозоль күйіне өтуі аэрозольді қолданған сәтте жүзеге асуы керек, өйткені басқа дисперсті жүйелер- эмульциялар, суспензиялармен салыстырғанда аэрозольдерді алдын – ала дайныдап қоюға болмайды. Тұрмыстық жағдайларда сұйық және ұнтақ тәрізді аэрозольдерді алудың жалғыз көзі болып, “аэрозольді қорап” немесе “аэрозольді баллон” аталатын құрылғы табылады.

Аэрозольдердің жалпы характеристикасы ( сипаттамасы)

Аэрозольдердің қасиеттері мына төмендегілермен анықталады:

• дисперсті фаза заттары және дисперсті орта табиғатымен;

• аэрозоль бөлшектік және массалық концентрациясымен;

• бөлшектердің өлшемі және бөлшектердің өлшем бойынша таралуы;

• біріншілік бөлшектердің формасымен;

• аэрозоль құрылысымен;

• бөлшектер зарядымен.

Аэрозольдер концентрациясының характеристикасы (сипаттамасы) үшін, басқа дисперсті жүйелер тәрізді, массалық және сандық (бөлшектік) концентрация пайдаланылады.

Массалық концентрация-газ көлемі бірлігіндегі барлық өлшенген бөлшектер массасы.

Сандық концентрация- аэрозоль көлемі бірлігіндегі бөлшектер саны.