Виды дисперсных систем

Лекция №7

Тема: «Физико-химические основы удаления из воды взвешенных, коллоидно-дисперсных и эмульгированных примесей»

В технологии очистки воды разного происхождения понятие дисперсность характеризует степень раздробленности частиц примесей, или их размер. Примеси воды с размерами частиц < 10^-7 см образуют с ней истинные растворы — системы гомогенные, однофазные. Природные и сточные воды в большинстве случаев являются гетерогенными системами, состоящими по меньшей мере из двух фаз.

ВИДЫ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ

Дисперсными называются системы, в которых одно вещество в виде очень мелких частиц распределено в среде другого вещества. Дисперсные системы гетерогенны. Совокупность мелких частиц составляет дисперсную фазу, а вещество, в котором они распределены, называется дисперсионной средой.

Дисперсные системы имеют много разновидностей, отличающихся агрегатным состоянием дисперсной фазы и дисперсионной среды. Если обозначить Г — газ, Ж — жидкость, Т — твердое агрегатное состояние, при этом индекс 1 отнести к среде, а 2 — к фазе, то возможно несколько комбинаций. Например, Т₁—Ж₂— это аэрозоль, более конкретно туман, когда в газообразной среде растворены капли воды; Г₂—Т₂ — тоже аэрозоли (аэрозоль пыль представляет собой газообразную систему с растворенными в ней твердыми частичками, а аэрозоль дым — ту же систему с конденсированными летучими веществами); Ж₁—Г₂ — это пена; Ж₁—Ж₂ — эмульсия; Ж₁— Т₂ с низкодисперсными частичками — суспензия, с тонкодиспергированными частичками — коллоидные растворы, или золи.

Свойства любой такой системы существенно зависят от размера частиц дисперсной фазы. Для количественной оценки дисперсности введено понятие степень дисперсности Д — величина, обратная поперечному размеру частицы.

Гетерогенные системы, в которых дисперсионной средой является жидкость, по степени дисперсности частиц подразделяются на взвеси (суспензии и эмульсии) с D< 10⁵cм^-1 и коллоидные растворы (10⁷> D> 10 ⁵см^-1).

Дисперсные системы подразделяют также на лиофильные, частицы которых способны в большом количестве связывать молекулы дисперсионной среды, и лиофобные, в которых взаимодействие частиц с дисперсионной средой незначительно. Если дисперсионной средой в системе является вода, пользуются соответственно терминами гидрофильный и гидрофобный.

В гетерогенных дисперсных системах, например Ж₁ — Т₂, жидкость и твердое вещество дисперсной фазы имеют поверхностную границу, где происходит их соприкосновение. Поверхность соприкосновения называется межфазовой. Состояние молекул в соприкасающихся слоях Ж₁ и Т₂ отличается от состояния их внутренних слоев. На меж- фазовой поверхности молекулы твердого вещества дисперсной фазы испытывают притяжение молекул жидкости меньшее, чем со стороны молекул внутренних слоев Т₂.

Возникающая при этом напряженность межмолекулярных сил на границе раздела фаз определяет потенциальную энергию межфазовой поверхности, называемую поверхностной энергией.