ГАЗОВЫЕ ЭМУЛЬСИИ
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/date.png)
![](https://proizvodim.com/wp-content/themes/Pacifica/images/user.png)
Газовые эмульсин, представляющие собой дпеперепп газа в жидкости, по имеющие низкую концентрацию газовой дисперсной фазы (обычно несколько процентов по объему), существенно отличаются от пен (высококонцентрированпых дисперсий газа в жидкости) и обычных эмульсий. От пен газовые эмульсин отличаются большим расстоянием между пузырьками, обусловливающим их независимое поведение.
Газовые эмульсин образуются в природных условиях п при различных технологических процессах. Так, разложение прочук - тов животного и растительного мира, сопровождающееся выделением метана, приводит к образованию газовых эмульсин в воде болот п прудов. Выход иа поверхность нефти может сопровождаться образованием газовых эмульсий. Из технологических процессов с образованием газовых эмульсий следует отметить кипение жидкостей, приготовление стекла, производство газированных вин и напитков и явление кавитации.
Образование и разрушение газовых эмульсий, их основные свойства определяются процессами роста и растворения пузырьков газа в жидкой среде, обусловленными тепло - и массопере - носом в системах газ — жидкость [363].
Методы получения газовых эмульсий в принципе не отличаются от методов получения пен. Ниже кратко отмечены специфические особенности образования газовых эмульсий при выделении пузырьков из жидкой фазы.
К образованию газовых эмульсий приводит пересыщсппе растворов газа в жидкости в результате изменения состава жидкой фазы или параметров ее состояния (температура, давление). Пересыщение достигается протеканием химических или микробиологических процессов, сопровождающихся выделением газов, а также предварительным насыщением жидкости газом. Характер изменения степени пересыщеппя определяется условиями протекания реакции (рис. 93).
Газовая фаза выделяется сначала на твердых, плохо смачиваемых поверхностях и лишь в незначительной степени — в объ-
Рис. 93. Основные кинетические закономерности изменения степени пересь'-цения £/?ыакс системы при различных мета; ах образования газовых эмульсий [3G3J:
/ — из пересыщенного раствора газа; 2— при протекании химической реакции в гомогенных условиях; 3 — то же в гетерогенных условиях с постепенным расходованием одного из исходных продуктов; 4 — то же при избыточном количестве исходных продуктов 5>макс — максимальная степень пересыщения.
Z
Еме. Образующиеся пузырьки газа отрываются от поверхности в момент, когда подъемная сила пузырька превысит силу сцепления с поверхностью. Пузырьки, образующиеся в объеме, всплывают сразу же, вследствие чего диаметр таких пузырьков значительно меньше, чем выделившихся у поверхности. Размер пузырьков зависит также от растворимости газа: при высокой растворимости газа размер пузырьков больше, чем при низкой растворимости [363].
Газовые эмульсин разрушаются в основном в результате седиментации, которая вследствие значительной разницы в плотностях фаз протекает с большой скоростью. Если время жизни даже малоустойчивых пен составляет минуты, то для разрушения газовых эмульсин в маловязких жидкостях достаточно несколько десятков секунд. Скорость разрушения газовых эмульсий можно рассчитать, используя уравнение Стокса. Для воды при комнатной температуре скорость всплывания пузырьков f~3-104 г2, что для частиц радиусом 0,1 мм составляет и=3 см/с.
Результатом седиментации является расслоение эмульсии на три слоя (снизу вверх): дегазированная жидкость, разбавленная эмульсия и пена. Скорость расслоения зависит от вязкости среды — чем больше вязкость, тем больше продолжительность расслаивания. Другие механизмы разрушения газовых эмульсий либо реализуются с высокой скоростью одновременно с седиментацией (коалесценция), либо протекают медленно (диффузионный перенос газа) и поэтому не имеют существенного значения для разрушения газовых эмульсий в маловязких жидкостях.
|
Газовые эмульсии образуются при переработке полимеров. При производстве некоторых материалов (пористые пластики и резина) это явление желательное, и поэтому в полимерный материал добавляют специально различные газообразователи или газообразные вещества. Если образование газовых эмульсий нежелательно, используют различные методы их разрушения. Разработаны специфические способы дегазации газовых эмульсий, образующихся в высоковязких жидкостях. Такими способами являются дегазация в толстом слое (включая использование пониженного давления), дегазация в тонком слое
(при расплавлении, движении по наклонной плоскости, диспергировании в виде струй и капель), в поле центробежных сил, при кнпеннп растворителя под вакуумом и дегазация под давлением [363]. ,
В движущейся жидкости в зонах пониженного давления возникает явление кавитации Вследствие иарообразовация и выделения воздуха в непрерывной жидкой среде образуются мельчайшие парогазовые пузырьки. Образовавшийся кавнтацноиный пузырек растет до определенных размером, а затем резко «схлонывается». источниками (или ядрами) формирования кавп - тациоипых пузырьков служат твердые частицы, микропузырькн тазов. Кавитация проявляется в потоках жидкости с высокой степепыо турбулентности (в насосах, турбинах, соплах и др)
Полный термодинамический цикл кавнтационного пузырька включает две фазы: его расширение и «схлопывание». Этот цикл вызывает эрозию материалов, из которых изготовлены узлы машин и механизмов. Основными путями борьбы с кавитационной эрозией являются применение устойчивых к ней материалов, улучшение кавитациониых характеристик движущихся узлов (создание суперкавитирующих крыльев, насосов, турбин) за счет изменения конструктивных параметров элементов, использование защитных покрытий, создание материалов, сочетающих в себе твердость и пластичность
Положительные свойства кавитации используют для получения газовых эмульсий ультразвуковой обработкой жидкостей. Кавитация под действием ультразвука повышает интенсивность выделения газовой фазы.