Практичне значення емульсій і емульгування

Емульсії у природі і техніці мають велике значення.

Приклади природних емульсій:

– латекс - молочний сік різних каучуконосів, з яких шляхом коагуляції виділяють натуральний каучук; стабілізація латексу здійснюється рослин-ними білками;

– молоко - стабілізована тваринними білками емульсія жирів у воді; воно є основною сировиною для виробництва різних мо­лочних продуктів;

– яєчний жовток.

Приклади синтетичних емульсій:

– гербіциди і інсектофунгіциди для оприскування;

– емульсії бітуму у воді (при проведенні ремонту доріг);

– синтетичні латекси.

У харчовій промисловості до емульсій відносяться маргарин, майонез, різні соуси, кетчупи та ін.

Особливу роль відіграють емульсії у фармацевтичній проми­словості. Багато лікарських форм для внутрішнього вживання – це емульсії першого виду, для зовнішнього використання – ему­льсії другого виду.

Слід звернути увагу на боротьбу з утворенням емульсій. Це явище є небажаним є утворення емульсій при видобутку нафти, переробці нафтопродуктів, у хімічній промисловості при проми­ванні водою нерозчин-них, але емульгуючих рідин та вді інших випадках.

Процес руйнування емульсій є складовою частиною техноло­гічних процесів переробки молока, латексу, у паперовій і шкіря­ній галузях промис-ловості (крапельки дисперсної фази тієї чи ін­шої рідини необхідно відкласти на поверхні рослинного чи шкі­ряного волокна).

3. Піни. Типова піна - дуже груба, висококонцентро- вана дисперсія газу (найчастіше - повітря) у рідині. Бульбашки газу в таких системах мають розміри порядку міліметрів, а в окремих випадках - сантиметрів. Окремі пухирці піни, завдяки надлишку газової фази і взаємному здавлюванню, втрачають сфе­ричну форму і перетворюються у поліедричні чарунки, стінки яких складаються з дуже тонких плівок дисперсійного середови­ща. Вони (плівки) дуже тонкі; часто відбувається явище інтерфе­ренції світла, що свідчить про порівнянність товщини плівки з довжиною світлової хвилі.

Поліедричні чарунки утворюють чарункову структуру, в якій на одному ребрі сходяться три поверхні, розташовані під кутом 120⁰. В одній точці структури не можуть сходитися більше чоти­рьох ребер. Це вимога дотримання мінімуму вільної енергії. У пі­нах відсутній броунівський рух молекул. Чарункова структура за­безпечує певну жорсткість або механічну міцність. За багатьма параметрами піни схожі з висококонцентрованими емульсіями.

Газована вода і шипучі вина (шампанське) - приклади піно- подібних структур з низькою концентрацією газу в рідкому дис­персійному середовищі. Ці системи вкрай нестійкі й існують не­довго.

Піни утворюються при диспергуванні газу в рідкому середо­вищі в присутності стабілізаторів (піноутворювачів).

Міцність і тривалість існування піни (час життя) залежить від стійкості плівкового каркасу, властивості якого визначаються природою і кількістю піноутворювача. Типові піноутворювачі: спирти, жирні кислоти і мила, милоподібні речовини, білки, глю­козиди і т.д.

Агрегативна стійкість піни. Агрегативна стійкість пі­ни визнача-ється тривалістю існування піни, тобто часом від мо­менту утворення стовпа піни до моменту повного її руйнування. Інший спосіб оцінки - по висоті стовпа піни, який утворюється при пропусканні через пінисту рідину струменя повітря.

Стійкість також оцінюється тривалістю існування окремої бульбашки газу.

Стійкі піни одержують з використанням мила і милоподібних речовин. Спирти і жирні кислоти дають менш стійкі піни.

Високомолекулярні піноутворювачі дають найбільш стійкі піни (трива-лість життя досягає декількох тисяч секунд), причому тривалість життя зростає зі збільшенням концентрації піноутворювача.

Крім природи і концентрації піноутворювача, на стійкість пі­ни вплива-ють температура, в'язкість розчину, присутність у ньо­му електролітів і рН середовища.

Причини стійкості піни. Механізм стійкості піни по­яснюється дією різних факторів: дією ефекту Гіббса, в'язкістю плівки або особливими механічними властивостями (структурно-механічний фактор стійкості), наявністю з внутрішнього бо­ку поверхні плівки гідратних або подвійних електричних шарів (термодинамічний фактор стійкості). Ці фактори детально про­аналізовані в роботах Гіббса, Плато, Ребіндера, Дерягіна, Тітієвської та описані в спеціальній літературі.

Спільна точка зору учених - відсутність єдиної теорії стійко­сті піни; умови одержання впливають як на саму стійкість шни, так і механізми її забезпечення.

Методи одержання пін та їх практичне значен­ня. Основні методи одержання - це пропускання бульбашок від­повідного газу через розчин піноутворювача або інтенсивне пере­мішування розчину піноутворю-вача з газом.

У деяких випадках необхідно позбутися піни. Для цього викори­стовують спеціальні протипінні або речовини-піногасильники: спирти, складні ефіри та інші подібні їм речовини.

Другим способом гасіння піни є вплив високих температур - так зване перепалювання піни.

Піни відіграють важливу роль у флотаційних процесах, при пранні, очищенні рідин від ПАР, а також процесах пожежогасіння. Суть методу - запобігання доступу кисню до джерела горіння.