Классификация неоднородных и гетерогенных систем

Среда		Неоднородная (гетерогенная) система
Дисперсионная	Дисперсная
Твердая	Твердая	Твердые гетерогенные системы
	Жидкая	Капиллярные системы (жидкость в пористых телах)
	Газообразная	Пористые тела, твердые пены
Жидкая	Твердая	Суспензии: грубые, тонкие, мути, коллоидные растворы и лиозоли
	Жидкая	Эмульсии
	Газообразная	Газовые эмульсии и пены
Газообразная	Твердое тело	Аэрозоли (пыли, дымы), порошки
	Жидкость	Аэрозоли: туманы, в том числе и промышленные
	Газообразная	Коллоидная система не образуется

Коллоидные системы образуются двумя путями: диспергированием – дроблением грубодисперсных частиц до коллоидной дисперсности; конденсацией – соединением атомов ионов или молекул в более крупные частицы коллоидных размеров.

К микрогетерогенным системам относятся суспензии (дисперсные системы с твердой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой), эмульсии (системы, состоящие из двух жидкостей, в которых вещества дисперсной фазы нерастворимы в дисперсионной среде), пены (высококонцентрированные дисперсные системы, в которых дисперсионная среда – жидкость, а дисперсная фаза – газ), аэрозоли и порошки (осажденные аэрозоли с твердыми частицами).

К молекулярным коллоидам относятся белки и полисахариды.

Все процессы разделения неоднородных систем по виду движущей силы относятся к механическим и гидромеханическим. Эффект разделения – это отношение количества компонента, выделенного из дисперсионной среды (G_о), к начальному количеству в смеси (G_н):

(1.51)

1.4.2. Процессы осаждения под действием силы тяжести

и в поле центробежных сил

Процессы осаждения под действием силы тяжести применяются там, где система составлена из компонентов, плотность которых существенно различна. Эти способы используются для разделения грубых дисперсий и некоторых промышленных пылей. К этим процессам относится осаждение – отстаивание в поле гравитационных сил твердых частиц в жидкой среде в отстойниках различной конструкции и пылеосаждение в пылеосадительных камерах.

Остановимся на теории отстаивания. Рассмотрим вариант нахождения в воде твердых примесей (рис. 1.10).

Рис. 1.10. Зависимость осаждения твердых частиц в воде

от продолжительности протекания процесса

І – зона осветления воды; ІІ – зона свободного осаждения; ІІІ – зона сгущенной суспензии (зона стеснения осаждения) – осаждение частиц происходит за счет выталкивания

дисперсной средой воды; ІV – зона осадка

Вначале в стакане с мутной водой примеси распространены равномерно (позиция 1), затем в стакане примеси образуют 4 зоны (позиция 2). Как видно из рис. 1.10, в течение времени появляются следующие зоны: I – зона осветления воды, II – зона свободного осаждения III – зона сгущенной суспензии (зона стеснения осаждения) – осаждение частиц происходит за счет выталкивания дисперсной средой воды, IV – зона осадка. Впоследствии идет перераспределение материала по зонам, а в конце процесса (позиция 6) остается две зоны: I – зона осветления воды и IV – зона осадка.

Кинетика процесса осветления (отстаивания) характеризуется следующей кривой (рис. 1.11).

На основании приведенных данных можно сделать следующие выводы:

- скорость осветления непостоянна, она уменьшается с увеличением времени отстаивания;

- лимитирующей стадией является скорость стесненного осаждения (зона III).

В производственных аппаратах непрерывного действия образуются те же самые четыре зоны осаждения, но они с течением времени не изменяются по высоте.

Рис. 1.11. Кинетика процесса отстаивания твердых частиц в стакане

Также осаждение производится в поле центробежных сил. Этот способ применяют для разделения тонких суспензий и мутей, содержащих мелкие частицы, а также эмульсей. Для этих целей используют центрифуги, циклоны и гидроциклоны.