Способи одержання аерозолів

Аерозолі одержують головним чином двома методами - конден­сацією та диспергуванням.

Конденсаційні методи одержання аерозолів ґрунтуються на кон­денсації пересиченої пари, яку одержують під час охолодження систе­ми, або внаслідок перебігу хімічної реакції. Відповідно розрізняють фізич­ну конденсацію і хімічну (хемоконденсацію).

Охолодження, перенасичення і конденсація пари може відбуватися різними шляхами, наприклад, адіабатичним (без обміну тепла з навко­лишнім середовищем) розширенням газу, який містить пару якої-небудь рідини. Так утворюються хмари, коли теплі маси повітря піднімаються у вищі шари атмосфери. Фізична конденсація пари відбувається також при її контакті з холодною поверхнею або при змішуванні з холодним газом. Це явище спостерігається при утворенні туману.

Хімічні реакції, в результаті яких утворюються аерозолі, можуть бути різноманітними. Так, внаслідок окиснення під час згоряння палива виникають димові гази, які містять речовини з досить малим тиском пари. Змішуючись з холодним повітрям, ці продукти конденсуються і утворюють топковий дим. Дим утворюється також при взаємодії газо­подібного амоніаку з хлороводнем:

NH_3(r) +HCI_(г) = NH₄CI_(т)

при згоряні фосфору на повітрі:

4Р + 5О₂ = 2Р₂О₅,

при взаємодії сульфур(ІV) оксиду з парою води:

SО_2(г) + Н₂О_(г) = Н₂SО_3(р)

та під час перебігу інших реакцій.

Таким чином, процеси утворення конденсаційних аерозолів досить поширені в природі і можуть відбуватися як стихійно, так і створювати­ся штучно.

Методи диспергування. На відміну від конденсаційних, диспергаційні аерозолі мають більші за розміром частинки, які менш однорідні за ступенем дисперсності. їх одержують механічним подрібненням і розпиленням твердих тіл або рідин, при вибухах, тертям твердих тіл тощо. Розглянемо найпоширеніші методи одержання аерозолів з рідкою дис­персною фазою.

1 Пневморозпилення. Рідину під тиском подають у форсунку, де вона підхоплюється високошвидкісним потоком газу. Він подрібнює струмінь рідини на окремі цівки, які в свою чергу диспергуються на окремі краплинки.

2. Розпилення рідин стисненим повітрям проводять за допо­могою пульверизаторів різних конструкцій та аерозольних балончиків.

Цей метод застосовують для одержання парфумерно-косметичних аеро­золів, аерозолів лікарських препаратів, інсектицидів тощо.

3. Ультразвукове розпилення. Джерело ультразвуку занурюють у резервуар з рідиною або вміщують його у насадку, крізь яку пропуска­ють рідину. Ультразвукове розпилення дає змогу одержати аерозолі з ви­сокою концентрацією дисперсної фази і розміром краплинок (2-5)∙10^{-6 м. Цей метод широко застосовують для розпилення лікарських препаратів, наприклад, водних розчинів антибіотиків в інгаляторах.}

4. Електродинамічне розпилення. Це один із сучасних методів одержання рідких аерозолів, який дає можливість утворити найдрібніші та високо заряджені уніполярні (однакового заряду) краплинки.

Розглянемо суть методу. Якщо до металевого капіляра з таким малим діаметром, що рідина не протікає крізь нього (гідростатичний тиск урівноважується силами поверхневого натягу), прикласти висо­ку напругу (20-30 кВ), то з кінця капіляра вивергатиметься віяло найдрібніших монодисперсних заряджених краплинок, кожна з яких має радіус менший за

1 ∙10^{-6 м і несе до 1000 елементарних зарядів. Зараз промисловість випускає апарати для одержання аерозолів лікарських речовин цим способом.}

5. Механічне розпилення рідин здійснюють, наприклад, за до­помогою механічних насадок та диска, який обертається з великою швидкістю.

Аерозолі з твердою дисперсною фазою одержують розпиленням заздалегідь подрібнених твердих тіл - порошків.

Дуже часто аерозолі утворюються в процесі одночасного перебігу як диспергаційних, так і конденсаційних процесів. Наприклад, якщо на тонку дротинку подати електричний розряд від конденсатора, то вона вибухне яскравим спалахом. При цьому одна частина її речовини випа­рується з наступною конденсацією, інша - буде диспергована вибухом. Такі явища спостерігають також при дії променя потужного лазера на речовину або під час вибуху атомної бомби. Аерозолі, що утворюються за таких умов, складаються з двох фракцій, а саме: більш диспергова­ної - конденсаційної і менш подрібненої - диспергаційної.

Дата добавления: 2015-05-23