Суспензии и пасты

Суспензии - это грубодисперсные системы с твёрдой дисперсной фазой и жидкой дисперсионной средой (тип Т/Ж). В зависимости от дисперсности твёрдой фазы суспензии подразделяют на грубые (диаметр частиц более 100 мкм или 10^-4 м), тонкие (от 100 до 0,5 мкм или 10^-4 ¸ 0,5´10^-6 м) и мути или взвеси (от 0,5 мкм до 100 нм или 0,5´10^-6 ¸ 10^-7 м). Вследствие того, что размеры частиц в суспензиях сравнительно велики, они, как правило, седиментационно неустойчивы. Мути (взвеси), размеры частиц которых близки к коллоидным, седиментируют, но очень медленно. Седиментация суспензий может сильно замедляться при близких значениях плотностей дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Из всех дисперсных систем суспензии имеют наибольшее значение для химической и фармацевтической технологии. Так, при производстве удобрений, катализаторов, красителей, строительных материалов, алмазного и твёрдосплавного инструмента, в керамическом производстве, в пищевой промышленности и т. д. используются реагенты в виде суспензий. С ними имеют дело при осаждении солей, их растворении, при выщелачивании, фильтрации. Суспензию образует измельчённый твёрдый катализатор, если каталитическая реакция проходит в жидкой фазе. Суспензиями являются буровые промывочные жидкости, масляные, акварельные и гуашевые краски, тушь. В виде суспензий употребляются многие пищевые продукты, например, молотый кофе, какао, фруктовые и овощные соки.

Пасты – это высококонцентрированные суспензии, в которых объёмная концентрация частиц сравнима или даже превышает концентрацию дисперсионной среды. В пастах частицы дисперсной фазы прилегают друг к другу, что создаёт повышенную вязкость и часто приводит к структурированию при длительном стоянии. Пасты тоже имеют большое значение во всех отраслях химической и фармацевтической промышленности, в строительном деле, в быту и т. д. Примерами паст являются ил на дне водоёмов, цементный и известковый растворы, паста строительного гипса («алебастра»). Всем известны зубная паста, чистящие и полирующие средства в виде паст. К ним можно отнести и такие пищевые продукты, как томат-паста, кетчупы, столовая горчица, а также мучное тесто (само слово «паста» по-итальянски означает «тесто»). Применяются пасты и в косметике – это губная помада, тени для век и т. п.

В аптечной практике также довольно часто приходится встречаться с суспензиями и пастами. В форме суспензий прописывают лекарства, предназначенные для внутреннего употребления (так называемые "микстуры-суспензии”) или некоторые носовые капли. Цемент для пломбирования зубов, а также сульфат бария при рентгеноскопии пищевода и желудка приготовляются в виде паст.

Суспензии имеют ряд общих свойств с порошками, т. к. эти системы подобны по дисперсности и генетически связаны друг с другом: если порошок поместить в жидкость и размешать, то получится суспензия, а при выпаривании она снова может превратиться в порошок. Другие способы, которык можно использовать для получения суспензий описаны ранее (см. п. 4.2).

Суспензии имеют много общего и с лиофобными золями. Так, на поверхности их частиц существует двойной электрический слой, в них наблюдаются электрокинетические явления, броуновское движение. Но вместе с тем из-за больших размеров частиц суспензии обладают и рядом отличительных свойств: они седиментационно неустойчивы, их частицы не способны к диффузии, в них практически не наблюдаются осмос и опалесценция. Наиболее часто встречающимся оптическим эффектом в суспензиях является мутность.

В химической и фармацевтической практике особенное значение имеет агрегативная устойчивость суспензий, позволяющая после оседания частиц вновь перевести их в объём дисперсионной среды более или менее интенсивным встряхиванием. Из-за непосредственного контакта частиц в осадке агрегативная устойчивость лучше всего может быть обеспечена введением в систему поверхностно-активных веществ - как низкомолекулярных мицеллообразующих, так и высокомолекулярных ("защитных коллоидов"). Адсорбция таких высокоэффективных стабилизаторов приводит к возникновению на поверхности частиц структурно-механического барьера, полностью предотвращающего коагуляцию. Роль такого барьера особенно велика при стабилизации "обратных" систем - суспензий полярных веществ в неполярных средах. Полное предотвращение сцепления частиц благодаря образованию защитного слоя ПАВ может происходить и в концентрированных суспензиях - пастах, пульпах, шламах и т. п. В этих случаях ПАВ служит пластификатором, обеспечивающим текучесть системы. Подбор ПАВ для стабилизации суспензий сходен с выбором их для стабилизации эмульсий.

Иногда введение ПАВ может приводить не к увеличению устойчивости системы, а, наоборот, к уменьшению её. Особенно это характерно для некоторых высокомолекулярных ПАВ - флокулянтов,используемых для увеличения скорости осаждения суспензий и золей различной природы. Молекулы высокомолекулярных флокулянтов могут закрепляться сразу на двух и более частицах, образуя мостики между ними. Образование флокул - рыхлых хло­пьев в агрегативно неустойчивых суспензиях является одной из форм структурообразования. Оно наиболее характерно для систем с анизометрическими частицами. Сцепление частиц при флокуляции может быть использовано для закрепления грунтов во избежание оползней, для управления структурообразованием почв и т. д.

Если в какой-либо системе имеются нежелательные суспензионные частицы, их можно отделить фильтрованием.

Дата добавления: 2014-01-04