1. Основні характеристики та властивості пін.

До основних характеристик пін відносяться:

Кратність – це відношення об’єму піни до об’єму рідини, що міститься в ній.

Кінетична стійкість – характеризується часом самочинного руйнування піни на половину висоти.

Дисперсність.

Піни майже завжди є трикомпонентними системами і складаються з рідини, газу і стабілізатора-піноутворювача. Піноутворювач зменшує міжфазний натяг на межі рідина-газ і забезпечує механічний захист поверхні розділу фаз. Стабілізаторами пін можуть бути такі поверхнево активні речовини, як спирти, жирні кислоти та їх солі, ВМС.

Міцність піни залежить не тільки від природи, а й від концентрації піноутворювача. Стійкість пін, стабілізованих ВМС, монотонно зростає з ростом їх концентрації, а для ПАР крива часу життя піни за середніх концентрацій проходить через максимум. Ця особливість пов’язана з так званим ефектом Гіббса, згідно з яким піна є стійкою, якщо для даної ПАР виявляється ефективна пружність плівки, тобто плівка здатна різко змінювати поверхневий натяг при розтягненнях. Тому найбільш стійкі піни утворюються в середній області концентрації ПАР, де ізотерма поверхневого натягу криволінійна. Цей ефект посилюється в гомологічному ряду. Якщо таку плівку деформувати, концентрація ПАР на розтягненому відрізку знизиться, що призведе до місцевого підвищення поверхневого натягу, і відрізок буде самочинно стискатись більшою мірою, ніж нерозтягнута частина піни.

Стійкість піни визначається, головним чином, гідродинамічним фактором стійкості і відповідними властивостями системи, наприклад, в’язкістю рідини. Стабілізація пін забезпечується за допомогою поверхнево-активних низькомолекулярних і високомолекулярних сполук. Зі збільшенням кратності піни - зростає роль структурно-механічного фактора в її стійкості. До кратності піни 10-20 бульбашки її мають звичайно сферичну форму, так як вони розділені достатньо товстими прошарками рідини. Зі зростанням кратності піни її структура переходить в комірчасту або стільникову, в якій кожна комірка є багатогранником. Кратність таких пін доходить до декількох десятків і сотень. Бульбашки газу в них розділені тонкими плівками рідини, утворюючими каркас, міцність якого залежить від властивостей піноутворювача і його концентрації.

Дослідження пін проводять на вільних плівках, що є адекватними моделями пін. Плівки поділяються на товсті – в середині яких є шар рідини, та тонкі – утворені поверхневими шарами. Тонкі плівки товщиною 4-10нм називають “чорними”.

2. Одержання та руйнування пін.

Піни найчастіше одержують пропусканням бульбашок газу (повітря) через розчин піноутворювача, або шляхом інтенсивного перемішування розчину піноутворювача. Бульбашки газу оточуються адсорбційним шаром піноутворювача, спливають на поверхню де розтягують адсорбційний поверхневий шар, утворюючи таким чином двошарові плівки. Якщо ці плівки достатньо міцні, то утворюється піна.

При утворенні пін частинки дисперсної фази мають сферичну форму, яка з часом переходить у поліедричну, де грані комірок – тонкі рідкі плівки. Плівки утворюють трикутники Плато. Кожне ребро багатогранника це канал в якому сходяться три рідкі плівки під кутом 120^о. Канали в поперечному перерізі трикутні. Чотири канали сходяться в одній точці і утворюють вузол. Під дією гравітації рідина по каналах стікає в нижню частину піни. Плівки стають тоншими, внутрішній тиск в бульбашках зростає і піна починає руйнуватися.

Піни застосовують при виробництво пористих будівельних і теплоізоляційних матеріалів, пінній флотації, електрокапілярному насиченні крові киснем через штучні легені, пранні, пожежегасінні, збиранні нафти з водної поверхні.

Але в деяких процесах піна є шкідливою і її доводиться ліквідовувати, це процеси випаровування, перемішування, цукроваріння, гальванічні процеси.