Пяна и други дисперсии са термодинамично нестабилни системи. Тяхната по-трансформация на е съпроводено с увеличаване на свободна Ener гии. Излишната енергия е спонтанни процеси, които водят до намалена дисперсия и унищожаване на него като дисперсна система. Минимална свободна енергия стойност постигнато пълно отделяне на пяната на две твърди фази, течност и газ. пяна филми разрушаване, тъй като областта (и следователно-telno, повърхностна енергия) на получените капчици мъже квадратни тя оригиналната система. В радиус балон от 1 см и дебелина на стената от 10 см 3-STI повърхност е 25 cm 2 и течната капчица, която се образува в разрушаването на балона, има обща площ
0.1 cm 2. Разликата енергия е толкова голяма, че когато се счупи филм, образуван на капчиците течност се летящи със скорост от 1000 см / сек.
По този начин, пени имат само относително дългосрочна стабилност, която е разделена на два вида:
• кинетични (утаяване) ustoychivost- системи способност да поддържа същото време разпространение на аудио-разпръснати фаза на частиците в обема на системата, т.е. способността на системата да издържат на силата на гравитацията ..;
• ustoychivost- агрегатно способност да поддържат постоянни размери на частиците на дисперсната фаза (раз-persnost) и тяхната индивидуалност.
Действителната пяна, обикновено е полидисперсна солна, т. Е. газови мехурчета в нея са с различни размери. По-малкият газ балона, толкова по-голямо налягане в него. Ето защо, дойде време спонтанно газ дифузията на малки мехурчета в големи, с малки мехурчета стават още по-малки, и още - се увеличават, което води до промяна в сто-ност на пяна - да кажем "стареене пяна." Колкото по-голяма разлика в размера на мехурчета (голяма степен полидисперсност), толкова дифузията газ. Също така степента на полидесперсност на дифузия скоростта onnogo отпенващи засяга:
• разтворимост газ в течен филм;
• Коефициент на дифузия на газ в течния слой - за повечето газове,
се използват за полу-cheniya пени, е
• дебелината на течни филми;
• повърхностното напрежение на разтвора на пяна. Експериментални данни показват, че газът Diffie-Зия в пяната - сравнително бавен процес и може да се твърди, че пяната са сравнително устойчиви на агрегация.
Нарушение утаяване стабилност на пяна svjaza-спонтанен процес, но с подуване течността в пяна фолио, което води до неговото изтъняване и може евентуално да се разкъса. Този процес се дължи на силата на гравитацията и всмукателна сила, капилярна. Течен-STE покае за Плато канали. Ако плавателният съд е пълен с пяна и оставете за известно време, а след това постепенно в дъното събиране etsya течен слой, който ще расте толкова дълго, тъй като ще има много малко течност, или толкова дълго, колкото филмът не се спука в филмите на пяна. Изтичане на течност пяна MO-Jette да се дължи на капилярно всмукване (засмукване през границата на плато). Омокрете стена между sayuschimisya мехурчета от същия размер в пяна SVOCs-кай, един вид на плосък капилярна следователно течност, напълване на стената, е под същото налягане, както газа в двата флакона. Въпреки това, на повърхността "евреин Kost - въздух" в близост до кръстовището на три флакона (плато гранични) е вдлъбната по отношение на фазата на въздуха. Следователно, течността в граница платото е отрицателно капилярно налягане и диференциално налягане ЛИЗАЦИЯ кара течността от стената на равнинна към интерфейса между мехурчета плато. Процесът на течност изтичане от филма е много сложно и не може да се опише с обикновено математическо уравнение кал. Изтъняването на филма не могат да бъдат покриви, за да доведе до изтичане на течност, но и за нейното изпарение-SRI. Голяма повърхност, която насърчава пяна и газови мехурчета с отбягване инхибира този процес. Филмът за разлика от Deryagin се състои от три етапа:
• постепенно изтъняване на целия филм;
• рязка поява на отделни участъци за мъже-вратовете дебелина от
дебелина на целия филм;
• образование в тези области дупки за разширяване на високо schihsya с
Фактори, влияещи върху стабилността на ПЯНА
Тези фактори могат да бъдат разделени в три групи.
1. Фактори, свързани с присъствието на разпенващ агент.
Както пенообразуващи агенти обикновено се използват:
Обикновено, средата условията на хомоложна серия се използва като газообразуващ агент, където анионно повърхностно активно вещество е по-добре от катионен и нейонен. Най Пенообразователи включват IUDs са полиелектролити, като например протеини.
Установено е, че най-пенообразуващата способност Стю притежават тези пенообразуващи агенти, които са в състояние да стабилизира тип емулсия I. Под разпенването разбере обем от пяна, която се получава при тези условия (т. Концентрацията на повърхностно активно вещество, методът на пяна) на определен обем от разтвора.
Важна роля се играе от концентрацията на образуването на пяна агент. За пенители - колоидни повърхностноактивни максимална Най пяна способност постига lennom дефиниран диапазон на концентрация, с по-нататъшно увеличаване на концентрация остава постоянно или дори намаляване etsya. Ако ВМУ с увеличаване на концентрацията penoob-генератор на увеличение на капацитета.
2. фактори, свързани със свойствата на среда дисперсия.
Дисперсионна среда в пяната обикновено се характеризира със следните параметри:
• издръжливост - колкото по-висок вискозитет, по-стабилната пяна;
• с рН;
• в присъствие на ниско молекулно тегло течност електро-LTL.
Последните две параметри определят състоянието и пенообразувател-ТА. По този начин, мастни киселини и техните млечната прорез сол в кисела среда на практика не образуват пяна. Максимална пяна обикновено отбелязва Xia 8 при рН 9 и разпенването в случая на натриев олеат се появява само при рН = 9 и дори при рН 12 не достига максималната стойност. С увеличаване на хидрофобен дължина на веригата в серия от натриеви соли nasy-максималните-заместен мастна киселина пяна CME-schaetsya алкалната област,
нейонно повърхностно активно вещество способност пяна не зависи от рН в диапазона 3- 9. протеинови разтвори proyav-lyayut максимален капацитет пяна в изоелектричната точка. Лакталбумин и желатинови разтвори имат максимално разширяване при рН = 4.5. При рН
2 от тяхното образуване на пяна капацитет също се увеличава леко.
Повишена пяна наблюдавани желатинови разтвори, е даден в алкална среда. В твърда вода (т.е.. Е., В присъствието на големи количества соли Следствие) и кратно-ност стабилни пени е ниско, и в морска вода е много ниска.
3. Фактори, свързани с външни влияния:
• изпаряване на течността от пяната;
• механично действие - шейк, вятър и др ...
Увеличаването на температурата да повлияе неблагоприятно стабилността на пяна с нас-така
• пенообразувател подобрява десорбцията на молекули;
• ускорява изпарението на течността от филма;
• понижава вискозитета на течността във филма.
Въпреки това, за някои пени стабилизирани IUD (тесто пяна протеин), термична обработка води до преминаване на течната дисперсионна среда в tverdoobraznuyu образува твърда пяна, което прави практически пяна радикално абсолютно стабилна.
Механично въздействие се отрази негативно върху стабилността на пяната, тъй като:
• има механично разрушаване на структурата на пяната;
• засилено изпарение на течността от филма.
Всички тези фактори не засягат естеството на газа, като поведението на газ в състава на пяната зависи малко на химическата си природа, с изключение на разтворими-STI някои газове в течности, която е важна за общата стабилност на пяна.
Стабилност МЕХАНИЗЪМ ЛЕНА
Когато обяснява относителната стабилност на пени обичайното, но идват от три фактора:
Кинетичната фактор стабилност значително над proyav-пени в ниска стабилност; то често се нарича-vayut самолечение ефект или ефекта на Marangoni. Същността му се състои в това, че изтъняването на филма се дължи на изтичането на течния слой се извършва в не-равномерно. Отделни части на филма около балона газ са много тънки, опъната, това намалява концентрацията на повърхностно активно вещество на повърхността им, а оттам и до увеличаване на повърхностното напрежение. Следователно, разтвор на повърхностно активно вещество с високо Con-Центрация на зоната на ниско повърхностно напрежение, т. Е. с порции с удебелена филм има тенденция да се изтъни зони. Изтънената порции филм лекува спонтанно, т.е.. Е. сгъсти Xia. Време за които има поток от RA-подравняване се измерва в стотни или дори хилядни от секундата, така че вероятността от счупване на филма и понижаващи etsya увеличава съпротивлението. Това се потвърждава наблюдения Дюпре: твърди вещества (оловен фракция) и течен капчиците (живак) могат да преминават през пяна плен-ку, без да остави празнина. Въпреки това, след продължително сушене на филма (суха пяна), когато количеството на костен евреин нея се намалява значително, и потока на разтвора на ПАВ става невъзможно, всеки такъв "обвивка" причинява разкъсване.
Скоростта на трансфер повърхностноактивни повърхност зависи от:
• стойностите на повърхностното напрежение на разтвор на повърхностно активно вещество;
• разлика концентрация на тънък и удебелени локална мрежа кортежи.
В много тънки слоеве, състояща се от две адсорбционни-onnyh слоеве, ефектът на "лечебен" е слаб.
Структурните и механична стабилност фактор на пяна, свързани с конкретен тънък филм втвърдяване поради хидратация на адсорбираните слоеве, както и чрез увеличаване на вискозитета mezhplonochnoy течност.
Реакцията на полярен групата на повърхностно активни молекули с mezhplonochnoy в Doi ограничава изтичане на течност от среден слой "сандвич" на филма под действието на гравитацията и ча-капилярни сили. В хидратирана адсорбция слой между сърфактантни молекули придържат към-борбата, в резултат на повишена якост на опън и слоеве на адсорбция и на филма като цяло.
За да се увеличи вискозитетът на флуида в mezhplonochnoy повърхностноактивния добавят някои специални вещества; например, в присъствието на хилядни от процента мастни алкохол повърхностно вискозитета разтвор увеличава десетки па. Структурно механична фактор vayut обикновено се разглежда във връзка с кинетични и термодинамични фактори стабилност изч.
Термодинамична стабилност фактор в често свързващи disjoining налягане. Тя се проявява в тънки филми, когато има свръхналягане, което им пречи да изтъняване вследствие на външни сили. Причина disjoining пяна налягане филми стабилизирани чрез йонни субстанции, NE-отблъскване желае да създаде електрически двойни слоеве на пенещото средство-razovannyh йони в разтвор в близост до повърхностите на филмите, т.е.. E. се осъществява електростатично-LIC налягане компонент disjoining.
В заключение, фактора на чисто термодинамична стабилност щеката не е достатъчно, за да се гарантира стабилността на пяната, че е необходимо да се вземат предвид други факти серпентини обсъдени по-горе.
Този метод включва добавяне на повърхностно разтвори стабилизатори. Тяхното действие се основава на увеличаване на вискозитета на костите разтвори и забавяне поради това изтичане евреин кости от лен. С други думи, на действието на кинетичната стабилност фактор характеристика penobrazovateley - повърхностно активно вещество добавя структурна механична фактор.
Всички регулатори могат да се разделят в пет групи.
1. вещества, които увеличават вискозитета на разпенващ разтвор, посочени като сгъстители. Тяхната нагоре bavlyayut във високи концентрации. Това глицерол, етилен гликол, метилцелулоза. Целулозни производни вече са в количество от 1- 2% увеличение на вискозитета на стабилността на разтвора и пяна в десетки пъти, и глицерол е ефективен само при концентрация от 15- 20%.
2. вещества, които предизвикват образуването на филма евреите колоидни частици на костите. В резултат на това много за дехидратация забавя-филми. Колоидно стабилизиране, със серпентини са по-ефективни вещество от първата група. Те включват: желатин, лепило, нишесте, агар-агар. Тези вещества, взети в количество от 0.2 до 0.3% от теглото на повърхностно активното вещество, увеличават вискозитета на флуида във филмите повече от 100 пъти, и стабилността на пяна увеличение на 2 до 8 пъти.
3. Вещества, полимеризира в обема пяна. В limerizatsiya значително увеличава здравината на филма; СЗО mozhen дори техния преход към твърдо състояние. Той Naib-Лий ефективни стабилизатори. Това може да е поли-мерни състави, - синтетични смоли, например, карбамид или латекси,
4. Вещества, които пенещо средство НЕРА замърсяване на воден можно във вода фино утайки. Такава vesche-ТА книга на филма и да се предотврати тяхното унищожаване. Това е най-евтин и широко разпространена сто стабилизатора на. Те включват соли на тежки метали: желязо, мед, барий, алуминий малко пяна се въвежда в много малки добавки от тези вещества.
5. Вещества, които участват в изграждането на слоевете на адсорбция-ционни в интерфейса "течност-газ". Основните представители - мастни алкохоли, предимно, тетрадецил алкохол. Въвеждане на само 0.05% в разтвора алкохол пяна силно намалява повърхност калибрира напрежение, което води до увеличаване на устойчивостта пени.
По-специална група стабилизатори избрани зависи-позиция на изискванията за стабилност и пяна Ing технологични производствени условия. Така например, в сладкарски фабрики за производство на халва пастили, бонбони nuzh HN пяна покрития и добавки трябва да бъдат годни за консумация-ТА и не трябва да навреди на вкуса на продуктите. Това изисква-менти отговарят стабилизатори втора група. При производството на топлоизолационни материали са склонни да се получи твърда пяна, в този случай, сто-ефективно стабилизатор на третата група.
Фино раздробени твърди - талк, азбест, силициев диоксид, сажди, равномерно разпределени по повърхността-STI мехурчета укрепва филма и да удължи живота на пяната. Тези пенопласти наречени минерализирана. Начин, наличието на такава пяна се дължи на адхезия на твърди минерални частици до пяна мехурчета поради взаимодействието между повърхността на твърдите частици и полярни групи на повърхностноактивното вещество.
Голямо влияние върху резервация има размер на твърдите частици, както и съотношение зърно размер и балона газ - тънки твърди прахове дават силен пяна филм, съвместно присъствие на зърнени ЛИЗАЦИЯ и фини прахови частици намаляване на силата на пяната. Предпочитан пяна минерализация е голяма разлика в размера на въздушното мехурче и твърди частици и нееластичен сблъсък с тяхната vstre-Th, тъй като ефективната адхезията от-Tel'nykh значителна загуба на кинетична енергия. Механизъм коляно разпенва ЛИЗАЦИЯ на трифазен (газ-течност твърдата част-CES) обяснено на първо място, намалявайки плато канали. Чрез намаляване на тръба с диаметър СКО растеж изтичане отвор и разтворът се намалява от-Ren не спазва мехурчета допълнителни Zak-porivayut тези канали.
Теоретични основи стабилизират пяна и начина, по който да се постигне това прави трудно да се разделят колоидно хи-мисия. Все още няма достатъчно данни, за да се създаде единна теория на стабилността на пени, а ние се ограничава до качествена изявление на съществуващите възгледи.
Свързани статии