Процессы и аппараты химической технологии

Тема 8 Неоднородных системы и их классификация
Неоднородные системы и их классификация. Характеристики. Неоднородные системы и методы их разделения. Процесс отстаивания и отстойники.

Классификация и основные характеристики неоднородных систем

Неоднородными, или гетерогенными, называют системы, состоящие, по меньшей мере, из двух фаз. При этом одна из фаз является сплошной, а другая - дисперсной, распределенной в первой в раздробленном состоянии: в виде капель, пузырей, мелких твердых частиц и т. д. Сплошную фазу часто называют дисперсионной средой.
В зависимости от физического состояния фаз различают следующие бинарные гетерогенные системы: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.
Суспензия-система, состоящая из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров частиц суспензии условно подразделяют на грубые (с частицами размером более 100 мкм), тонкие (содержащие частицы размером 0,1-100 мкм) и коллоидные растворы (с частицами менее 0,1 мкм).
Эмульсия-система, состоящая из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не растворяющейся в первой.
Пена - система, состоящая из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа.
Пыль - система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размером более 5 мкм. В процессах химической технологии пыль образуется преимущественно при дроблении, смешивании и транспортировании твердых материалов.
Дым-система, состоящая из газа и распределенных в нем твердых частиц размером менее 5 мкм; образуется при горении.
Туман-система, состоящая из газа и распределенных в нем капель жидкости размером менее 5 мкм.
Пыли, дымы и туманы представляют собой аэродисперсные системы и носят общее название - аэрозоли.
Неоднородные системы характеризуются концентрацией дисперсной фазы и размерами образующих ее частиц. Для эмульсий и пен при определенных концентрациях дисперсной фазы возможен ее переход в сплошную; при этом фаза, бывшая сплошной, становится дисперсной. Этот переход называют инверсией фаз.
В большинстве случаев дисперсные системы содержат частицы, различающиеся по размеру. Такие системы называют полидисперсными. Они характеризуются фракционным, или дисперсным, составом, т. е. долей частиц определенного размера от общего содержания дисперсной фазы. Иногда встречаются системы, в которых все частицы близки по размерам. Их называют монодисперсными.
Большинство дисперсных систем неустойчиво, т.е. имеет тенденцию к укрупнению частиц. Укрупнение капель или пузырей путем их слияния называют коалесценцией, а укрупнение твердых частиц вследствие их слипания - коагуляцией.