Глава V

РАЗДЕЛЕНИЕ НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ 1. Неоднородные системы и методы их разделения

Неоднородными, или гетерогенными, системами на­зывают системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, состав­ляющие систему, могут быть, в принципе, механически отделены одна от другой.

Как указывалось (см. главу II), любая неоднородная бинарная система состоит из дисперсной (внутренней) фазы и дисперсионной среды, или сплошной (внешней) фазы, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

В зависимости от физического состояния фаз различают: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.

Суспензии — неоднородные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров твердых частиц (в мкм) суспензии условно подразделяют на грубые (более 100), тонкие (0,5—100) и мути (0,1—0,5).

Переходную область между суспензиями и истинными растворами (гомогенные системы) занимают коллоидные растворы, в которых размеры частиц, находящихся в жидкости, являются средними между размерами молекул и частиц взвесей. Граница между суспензиями и коллоидными растворами может быть в первом приближении охарактеризована появ­лением броуновского движения твердых частиц, с возникновением кото­рого эти частицы не могут осаждаться под действием силы тяжести.

Эмул ьсии — системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой. Размер частиц дисперсной фазы может колебаться в широких пределах. Под действием силы тяжести эмульсии расслаиваются, однако при незначи­тельных размерах капель (менее 0,4—0,5 мкм) или при добавлении ста­билизаторов эмульсии становятся устойчивыми и не расслаиваются в течение длительного времени. С увеличением концентрации дисперсной фазы появляется возможность обращения (инверсии) фаз. В резуль­тате слияния (коалесценции) капель дисперсная фаза становится сплошной; в ней оказываются взвешенными частицы фазы, бывшей до этого внешней.

Физические свойства (плотность, вязкость) суспензий и эмульсий определяются объем­ным соотношением фаз, составляющих систему, и их физическими свойствами. Средняя плотность суспензий н эмульсин Рем {кг/м³) вычисляется по уравнению

Рсм = Рдф + Рс(1— ф) (V,!)

'Де Рд и р_с — плотность дисперсной и сплошной фаз, кг/м³; <р — объемная доля дисперсной |>азы.

Вязкость суспензии ц_см (н-сек/м²) зависит от концентрации твердой фазы, но не за- зисит от размера твердых частиц. Вязкость суспензий определяется следующим образом:

при объемной концентрации твердой фазы не более 10%

Рем — Цс (1 + 2,о<р)

(У.2)