A folyadék tapadásának és nedvesedésének jellemzői
A folyadék tapadása és a nedvesedés számos módon manifesztálódik (3.2. Táblázat). Ezek a jelenségek meghatározzák az olyan eljárásokat, mint az impregnálás, extrakció, flotálás, kenés és sok más. Ez a teljes listából hiányzik a folyadék tapadásának és nedvesítésének gyakorlati jelentősége.
Nézzünk részletesebben a táblázatban felsorolt eljárások közül néhányat. 3.2. Tartsuk a flotációs folyamatot, amely közvetlenül kapcsolódik a folyadék tapadásához és nedvesítéshez.
A flotáció az ásványi anyagok dúsításának egyik módja az értékes ásványi anyagok és a hulladékkőzet különböző nedvesíthetősége alapján. A hab flotáció a legfontosabb. A habos flotáció alapeleme a részecskék nedvesedése és tapadása a buborékhoz.
A hidrofil felületen a folyadék tapadása maximális és a csepp terjed. (Lásd a 3.3. Ábrát, a). Ezzel szemben a folyadék által körülzárt gáz (levegő) közeg tapadása minimális, és a gázfázis buborékba koagulál (lásd a 3.3. Ábrát, c). A hidrofób felületen egy csepp vizet alkalmazva megfigyelhető a koaguláció folyamata (lásd a 3.3. Ábrát, b) és minimális tapadás. A hidrofób felületen lévő gáz-halmazállapotú adhézió maximális (lásd a 3.3. Ábrát, d).
Az egyensúlyi adhéziós munka a részecskéket a buborék közötti határfelületen a szilárd - gáz származhat ugyanazon megfontolások, amelyek fennállása esetén a tapadásának folyadékcseppek a szilárd felületeken. A munka nagysága
A (3.20) képlet a (3.8) képletre hasonlít, de különbözik attól, hogy a cos # 952; negatív. Ez azt jelenti, hogy egy hidrofób felületen (lásd a 3.3. Ábrát, d), mikor # 952;> 90 ° és cos # 952; <0, равновесная работа адгезии частиц к пузырьку будет максимальной. На гидрофобной поверхности (см. рис. 3.3, б), наоборот, адгезия капель будет минимальной.
Így a buborékokhoz való adhézió és rögzítés szükséges feltétele a hidrofobitás, vagyis a részecskék felületének nedvesítése.
A hab flotációjában a gázbuborékok számos funkciót látnak el. Elősegítik a szuszpendált részecskék jobb összekeverését, hordozóként működnek, amelyek felületén a részecskék rögzülnek. Ezek a részecskék, a buborékokkal együtt, lebegnek a felszínre, és így az ásványi anyagok elválnak a hulladékkőtől.
A habosodás széles körű alkalmazása a részecskék tulajdonságainak és az ásványi anyagok szétválasztásának lehetősége miatt alakul ki. Valójában a részecske szilárd felülete és a buborék gázfázisa között folyadékréteg van. Ez a réteg folyadék, amely időnként döntő befolyással van a részecskék tapadására a buborékra.
3.2. Táblázat
A folyadék tapadásának és nedvesedésének jellemzői bizonyos folyamatokban
A víz felületi feszültsége figyelembe véve az oldható anyagokat
A folyékony közeg jelenléte a gáz (levegő) és a szilárd felület között lehetővé teszi speciális anyagok bejuttatását a vízbe és adszorpciója, hogy megváltoztassa a részecskék tapadását. Az adhézió szabályozására szolgáló hatékony eszköz a felületaktív anyagok - felületaktív anyagok (lásd az 5. fejezetet).
Ha az adszorpciós a felületaktív anyag a folyékony közbenső réteg, képző hab héj, vagy található egy kemény felületre hidrofil molekularész a felületaktív molekulák felé irányul a vizes közeg, míg a hidrofób - az irányt a szilárd. Ez a részecskék felületének nedvesedéséhez vezet, és a (3.20) egyenlet szerint a részecskéknek a buborékhoz való tapadásának növekedéséhez vezet.
Emellett a felületaktív anyagok bevezetése elősegíti a habosodást (lásd a 16. fejezetet), a habok élettartama és a flotáció hatékonysága.
Kiválasztásával reagensek változtatásával a koncentráció, hőmérséklet, és a tulajdonságait a közeg, pH, képes elérni a szelektivitás részecske adhézió szempontjából, amikor a buborék lesz csapdába részecske ásványi anyagok és meddőkőzet részecskék felhalmozódnak alján a flotációs tartály.
A részecskék buborékhoz való tapadása szerepet játszik a detergens folyamatban a kolloid felületaktív anyagok alkalmazásán alapul (lásd a 21. fejezetet).
Ugyanazon szilárd anyagok esetében, amikor a felületi feszültség értékét # 963; TG és A TJ (lásd a 3.3. Ábrát) gyakorlatilag nem változtatja meg, a folyadék tapadását és nedvesedését az egyensúlyi tapadás Wa függvény és az érintkezési szög függvénye határozza meg # 952; a felületi feszültségtől # 963; LH. Ez a függőség a Fiatal törvény segítségével történik [vö. a (3.5) - (3.7) egyenletből. E törvénynek megfelelően, ahogy a felületi feszültség nő, a tapadás Wa egyensúlyi munkája csökken és az érintkezési szög nő; viszont az élszög növekedése az egyensúlyi munkadarab csökkenését okozza.
Így a folyékony tapadás és nedvesítés nemcsak a kemény felületek tulajdonságainak módosításával hidrofóbizálható vagy hidrofilizálható, hanem a folyadék felületi feszességének szabályozásával is. Ez a két lehetőség alapja a folyékony tapadás és nedvesedés gyakorlati alkalmazásának olyan folyamatokban, mint a felületek impregnálása, extrahálása és tisztítása a szennyeződésektől (lásd a 3.2. Táblázatot).
A tapadási és merülő nedvesítés meghatározza a folyadék maradék mennyiségét a tartályok ürítése után. Ez a maradék mennyiség egyes gyümölcslevek esetében a hidrofil üvegfelület esetében 43,5-61,1 cm3 termék 1 m2 felületre vonatkoztatva. A hidrofób polietilénen a maradék mennyiség 30,7-38,5 cm3 / m2-re csökken, azaz. több mint 1,5-szer. Ebben az esetben a tapadás csökkenthető a szilárd felület tulajdonságainak megváltoztatásával.
A porok nedvesítése határozza meg az impregnáló folyamatot. Ez függ a szerkezetétől - a részecskeméret, a csomagolás, a porozitás és egyéb paraméterek. Kísérletileg megállapítást nyert, hogy a víz nedvesítéséhez és a száraz tej félkész termékeknek oldható termékké történő átadásához az érintkezési szögnek 40-65 ° -nak kell lennie.
Ha az impregnáló eljárás a pórusok folyadékkal történő töltésével jár, akkor az extrahálás során egy folyadékot (oldószert) extrahálnak egy másik pórustérrel. A növényi olaj kinyerése oldószerekkel a nyersanyag részecskéinek porózus téréből, valamint az impregnálás függ az anyag tulajdonságaitól és a folyadéktól.
A termék kitermelésének teljessége az extrahálás során a felületi feszültség függvénye # 963; LH. az oldószer viszkozitása és sűrűsége. Az olíva- és szójaolaj oldószerként való kinyeréséhez a C14-szén-tetraklorid hatásosabbnak bizonyult, mint az aceton és a hexán.
A folyékony tapadás és nedvesítés meghatározza a festékminőség minőségét, a ragasztószalagok megbízhatóságát, valamint a felületek szennyezettségének tisztításának hatékonyságát, beleértve a berendezéseket és a háztartási cikkeket; Ezen kívül meghatározzák a kapcsolódó folyamatok hatékonyságát.
Így a gabona felületének vízzel történő nedvesítése közvetlen hatással van a szemcse tisztítására szennyeződésekről, és meghatározza a mosógépben lévő termék tartózkodási idejét. A gabona vízzel való nedvesítése a gabona típusától, a felület felépítésétől és görbületétől, az előző szemcsézettség jellemzőitől, a szennyező anyagok jellegétől és egyéb tényezőitől függ. Különböző búzafajták esetében az érintkezési szög 65-100 °. Az élszögek hasonló értékei azt jelzik, hogy a szemcsefelület közel van a hidrofób vagy hidrofób és rosszul nedvesíthető vízhez.
A buborékok képződésével kapcsolatos folyamatokhoz kapcsolódik. Ugyanezek a folyamatok erjedésben, cukorszirup cukor előállításában és minden más esetben, amikor gáz vagy levegő buborékok keletkeznek egy folyadékban, amely szuszpenzió vagy szol.
Így az adhéziós problémák megfontolása révén biztos lehet abban, hogy egy formában vagy más módon a tapadás számos tárgyhoz kapcsolódik, és különböző iparágakban technológiai folyamatokat kísér.
A 0,1% -os szacharóz-észterek, amelyek a felületi feszültség 30 MJ / m 2, hogy meghatározzuk az egyensúlyi munkáját a kohéziós és adhéziós, az adhéziós munka, hogy a buborék, ha az érintkezési szög a szilárd felület 15 °.
A (3.3) képlet szerint meghatározzuk a kohézió egyensúlyi munkáját:
Az egyensúlyi munkadarab a képlettel (3.8.)
Wä = # 963; LH (1 + cos # 952; = 30 (1 + cos15 °) = 59 mJ / m2.
A részecskék buborékhoz való tapadási munkálatának kiszámításához a (3.20) képletet használjuk:
Wä = # 963; LH (1 - cos # 952;) = 30 (1-cos15 °) = 1,02 mJ / m2.