Aderența lichidului și umectarea se manifestă în mai multe moduri (Tabelul 3.2). Aceste fenomene determină procese precum impregnarea, extracția, flotația, lubrifierea și multe altele. Această listă departe de lista completă indică importanța practică a aderenței și umezelii fluidelor.
Să analizăm mai detaliat unele dintre procesele enumerate în Tabelul. 3.2. Să ne ocupăm de procesul de flotare, în mod direct legat de aderența și umectarea fluidelor.
Flotația este o metodă de îmbogățire a mineralelor, bazată pe umectabilitatea diferită a mineralelor prețioase și a rocilor sterile. Folosirea de spume este cea mai importantă. Acțiunea elementară a flotării spumei este umectarea și aderarea particulelor la bule.
Pe suprafața hidrofilă, aderența lichidului este maximă, iar picăturile se extind (vezi figura 3.3, a). În schimb, aderența mediului gaz (aer) încadrat de lichid va fi minimă, iar faza gazoasă coagulează într-o bule (vezi figura 3.3, c). Aplicând o picătură de apă pe o suprafață hidrofobă, se observă procesul de coagulare (vezi figura 3.3, b) și aderența minimă. Adeziunea în raport cu mediul gazos pe suprafața hidrofobă este maximă (vezi figura 3.3, d).
Lucrarea de echilibru de adeziune a particulelor la bula la interfața dintre solid - gaz pot fi derivate din aceleași considerente care au fost luate în considerare în cazul aderenței picăturilor de lichid la suprafețe solide. Mărimea acestei lucrări
Formula (3.20) seamănă cu formula (3.8) în structură, dar diferă de ea prin faptul că cantitatea cos # 952; este negativ. Aceasta înseamnă că pe o suprafață hidrofobă (a se vedea figura 3.3, d), când # 952;> 90 ° și cos # 952; <0, равновесная работа адгезии частиц к пузырьку будет максимальной. На гидрофобной поверхности (см. рис. 3.3, б), наоборот, адгезия капель будет минимальной.
Astfel, o condiție necesară pentru aderarea și fixarea particulelor pe bule este hidrofobia, adică ne-umectarea suprafeței particulelor.
În flotarea spumei, bulele de gaz realizează mai multe funcții. Acestea promovează o mai bună amestecare a particulelor în suspensie, acționează ca purtători, pe suprafața căruia sunt fixate particulele. Aceste particule, împreună cu bulele, plutesc la suprafață și astfel mineralele sunt separate de roca sterilă.
Aplicarea pe scară largă a flotării spumei se datorează posibilității de reglare a proprietăților particulelor și a separării mineralelor care sunt apropiate de proprietățile lor de suprafață. De fapt, între suprafața solidă a particulei și faza gazoasă a bulei, există un strat de lichid. Acest strat intermediar de lichid are uneori o influență decisivă asupra aderării particulelor la bule.
Tabelul 3.2
Caracteristici de adeziune fluidă și umectare în unele procese
Tensiunea de suprafata a apei luand in considerare substantele solubile in ea
Prezența unui mediu lichid între gaz (aer) și suprafața solidă permite, prin introducerea unor substanțe speciale în apă și adsorbția lor, să modifice aderența particulelor. Un mijloc puternic de reglare a adeziunii sunt agenții tensioactivi - surfactanți (vezi capitolul 5).
Când absorbția de surfactant în stratul intermediar de lichid, care formează învelișul de spumă sau localizate pe un rest hidrofil suprafață dură a moleculelor de agent tensioactiv orientate spre mediul apos, în timp ce hidrofob - în direcția solidului. Acest lucru conduce la o deteriorare umectarea suprafeței particulelor și, în conformitate cu ecuația (3.20) pentru a crește aderența particulelor la balon.
În plus, introducerea agenților tensioactivi promovează spumarea (vezi capitolul 16), o creștere a duratei de viață a spumelor și eficiența flotării.
Prin selectarea reactivilor variind concentrația lor, temperatura și proprietățile mediului, pH-ul, se poate obține aderența particulelor de selectivitate atunci când balonul va fi prins minerale particule și particulele gangă se vor acumula la fundul rezervorului de flotație.
Aderența particulelor la bule joacă un rol în procesul de detergent bazat pe utilizarea surfactanților coloidali (vezi capitolul 21).
Pentru aceleași substanțe solide, când valorile tensiunii de suprafață TG și TG TJ (vezi Figura 3.3) nu se modifică practic, aderența fluidelor și umezirea sunt determinate de dependența lucrării de echilibru a aderenței Wa și a unghiului de contact # 952; de la tensiunea superficială LH. Această dependență este stabilită cu ajutorul legii lui Young [cf. din ecuația (3.5) - (3.7)]. În conformitate cu această lege, pe măsură ce tensiunea superficială crește, munca de echilibru Wa se diminuează, iar unghiul de contact crește; la rândul său, o creștere a unghiului de margine determină o scădere a activității de echilibru a aderenței.
Astfel, aderența și umectarea lichidului pot fi modificate nu numai prin modificarea proprietăților suprafețelor dure prin hidrofobizare sau hidrofilizare, dar și prin controlul tensiunii superficiale a lichidului. Aceste două posibilități reprezintă baza pentru aplicarea practică a adeziunii și umezelii lichide în procese precum impregnarea, extracția și curățarea suprafețelor de contaminare (vezi Tabelul 3.2).
Aderența și umectarea prin imersiune determină cantitatea reziduală de lichid după golirea rezervoarelor. Această cantitate reziduală pentru unele sucuri în cazul unei suprafețe de sticlă hidrofilă este de 43,5-61,1 cm3 produs pe suprafață de 1 m2. Pe polietilenă hidrofobă, cantitatea reziduală este redusă la 30,7-38,5 cm3 / m2, adică mai mult de 1,5 ori. În acest caz, aderența este redusă prin schimbarea proprietăților unei suprafețe solide.
Umezirea pulberilor determină procesul de impregnare. Depinde de structura lor - dimensiunea particulelor, ambalarea, porozitatea și alți parametri. S-a stabilit experimental că, pentru umectarea cu apă și transferul produselor semifinite din lapte uscat într-un produs solubil, unghiul de contact ar trebui să fie de 40-65 °.
Dacă procesul de impregnare este asociat cu umplerea porilor cu lichid, atunci în timpul extracției, un lichid (solvent) este extras printr-un alt spațiu poros. Extracția uleiului vegetal cu solvenți din spațiul poros al particulelor de materie primă, precum și impregnarea, depinde de proprietățile materialului și de lichid.
Completitudinea extracției produsului în timpul extracției depinde de tensiunea superficială LH. viscozitatea și densitatea solventului. Pentru a extrage ulei de măsline și de soia ca solvent, tetraclorura de carbon CCl4 sa dovedit a fi mai eficientă decât acetona și hexanul.
Aderența fluidă și umectarea determină calitatea straturilor de vopsea, fiabilitatea îmbinărilor adezive, precum și eficiența curățării de contaminarea suprafețelor, inclusiv a echipamentelor și a obiectelor de uz casnic; în plus, determină eficacitatea proceselor asociate.
Astfel, umectarea suprafeței cerealelor cu apă are o influență directă asupra purificării cerealelor de la impurități și determină timpul de rezidență al produsului în mașinile de spălat. Umezirea cerealelor cu apă depinde de tipul de boabe, structura și curbura suprafeței lor, caracteristicile procesării cerealelor anterioare, natura contaminanților și alți factori. Pentru diferite soiuri de grâu, unghiul de contact este de 65-100 °. Valori similare ale unghiurilor de margine indică faptul că suprafața granulelor este aproape de apa hidrofobă sau hidrofobă și puțin umectabilă.
Asociat cu procesele asociate cu formarea bulelor. procese similare au loc în industria de fermentare, în prepararea zahăr și siropuri de zahăr, în toate celelalte cazuri, atunci când fluidul este o formă de suspensie sol sau bule de gaz sau aer.
Astfel, prin completarea luării în considerare a problemelor de aderență, se poate asigura că într-o formă sau alta, adeziunea se manifestă în raport cu multe obiecte și însoțește procesele tehnologice din diverse industrii.
La soluție 0,1% de esteri ai zaharozei, dintre care tensiunea de suprafață este de 30 mJ / m2 pentru a determina activitatea de echilibru de coeziune și adeziune, activitatea de adeziune la balon, dacă unghiul de contact cu suprafața solidă este de 15 °.
Conform formulei (3.3), determinăm activitatea de echilibru a coeziunii:
Lucrare de echilibru a aderenței prin formula (3.8)
Wа = LH (1 + cos # 952;) = 30 (1 + cos15 °) = 59 mJ / m2.
Pentru a calcula activitatea aderenței particulelor la un balon, se utilizează formula (3.20):
Wа = LH (1 - cos # 952;) = 30 (1-cos15 °) = 1,02 mJ / m2.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: