§ 32. Порошки. Суспензии. Аэрозоли

 

К грубодисперсным системам кроме эмульсий и пен относят также порошки, суспензии и аэрозоли.

Порошки. Многие вещества и материалы, применя­емые в промышленности, сельском хозяйстве, медицине, а также многие пищевые продукты приготовляются в ви­де порошков: разнообразные строительные материалы (цемент, алебастр, мел, известь), сухие краски и пиг­менты, минеральные удобрения и ядохимикаты, различ­ные лекарственные препараты, продовольственные това­ры (мука, крахмал, какао) и т. п.

В порошках дисперсная фаза — твердое вещество, а дисперсионная среда — газ. Это чрезвычайно концентри­рованные системы. Размер частиц различных порошков колеблется в широких пределах. Так, пшеничная мука одного и того же сорта может содержать частицы размером от 5-10^-3 до 6-10^-2 см.

Как и коллоиднодисперсные системы, порошки полу­чают двумя методами: методом конденсации и дисперги­рования.

Метод конденсации основан на получении порошков осаждением из растворов в результате коагуляции золей коллоидов или в результате химической реакции между электронами. Например, осажденный мел (зубной по­рошок) получается по реакции

 

Na₂СO₃ + СаСl₂= СаСО₃ ↓ + 2NaCl

 

Некоторые высокодисперсные порошки получают, сжигая (окисляя) металлы. Так, оксид цинка (цинковые белила) получают, окисляя пары цинка воздухом при 300° С. Различные виды сажи, которые применяются при производстве резины, пластмасс и типографской краски, получают сжиганием газообразных или жидких угле­водородов при недостатке кислорода.

Метод диспергирования основан на дроблении исходного сырья на различных мельницах и последующем раз делении на фракции по размеру частиц. Получаемые по­рошки являются полидисперсными системами, так как содержат частицы различной степени дисперсности. Дисперсность порошков имеет большое практическое значе­ние, например яркость окраски и кроющая способность красок, вкусовые свойства порошков, применяемых в пи­щевой промышленности (кофе, какао, мука, крахмал), в значительной мере зависят от степени их дисперсности.

Суспензии. Суспензиями, или взвесями, называются грубодисперсные системы (размер частиц 10^-3—10^-5 см), в которых дисперсная фаза твердая, а дисперсионная среда жидкая. Суспензии представляют собой взвеси по­рошков в жидкостях.

Получать суспензии, как и порошки, можно методами конденсации и диспергирования, но в производственной практике обычно применяют последний метод. Из нерас­творимого в данной среде твердого сырья (глина, кварц, краситель и др.) готовят тонко измельченный порошок, который затем взмучивают в дисперсионной среде, или диспергируют исходный материал непосредственно в дисперсионной среде. Диспергирование осуществляет­ся механическим дроблением и размалыванием исход­ного сырья на вальцовых, шаровых, вибрационных или коллоидных мельницах.

По концентрации суспензии могут быть разбавлен­ными и концентрированными. Разбавленные суспензии применяются, например, при крашении тканей, а кон­центрированные — в керамической промышленности и в промышленности строительных материалов. Концентри­рованные суспензии, называемые также пастами, могут быть получены как в результате оседания более раз­бавленных суспензий, так и непосредственно растирани­ем грубых порошков с жидкостями.

С различными видами суспензий приходится встре­чаться в практике приготовления пищи: протертые супы, суспензия крахмала в воде, концентрированную суспен­зию представляет собой шоколад — суспензия порошка какао в масле и др.

Аэрозоли. Дисперсные системы с газообразной дис­персионной средой называются аэрозолями. Аэрозоль с жидкой дисперсной фазой называется туманом. Аэро­золь с твердой дисперсной фазой может быть в виде дыма или пыли, встречаются также системы смешанного типа, например, аэрозоли в атмосфере промышленных городов. При сгорании топлива образуется дым, на час­тицах сажи и золы которого конденсируется влага из атмосферы. Образуется система, являющаяся одновре­менно дымом и туманом, называемая английским тер­мином смог.

Аэрозоли встречаются в природе — облака, туманы, дымы и др. Различные аэрозоли являются постоянными отходами многих производств и загрязняют воздух в го­родах и промышленных центрах. Высокодисперсная пыль горючих веществ не только загрязняет воздух, но при большой концентрации образует взрывчатую смесь. Примером может служить угольная, мучная и сахарная пыль. В кулинарном производстве примером аэрозоля может служить кухонный дым, так называемый кухон­ный чад. Очистка воздуха от подобных аэрозолей — одна из важнейших задач техники безопасности. Частицы дис­персной фазы аэрозолей большей частью несут элек­трический заряд. Причиной его возникновения может быть трение частиц в движущемся потоке или адсорбция ионов из газообразной дисперсионной среды. Электриче­ский заряд частиц позволяет отделять дисперсную фазу от дисперсионной среды в электрическом поле, что ис­пользуется в технике для устранения вредных промыш­ленных аэрозолей при помощи электрофильтров.

Аэрозоли могут использоваться в военном деле для маскировки в виде дымовых завес. В сельском хозяйстве ядохимикаты для борьбы с вредителями также исполь­зуются в виде аэрозолей, что дает больший эффект, чем обработка тех же объектов опрыскиванием. В медицине в настоящее время широко используется аэрозольный метод лекарственной терапии. Ингаляция (вдыхание) аэрозолей различных антибиотиков (пенициллина, стреп­томицина, террамицина и др.), используется, например, при лечении инфекционных заболеваний легких, а так­же при заболевании дыхательных путей.

Большой интерес представляют исследования, про­водимые по получению аэрозолей. Вероятно, многие пи­щевые продукты в аэрозольной упаковке найдут широ­кое применение в общественном питании.