Proprietățile aerosolilor sunt determinate de:
• natura substanțelor în faza dispersată și în mediul de dispersie;
• concentrația parțială și masică a aerosolului;
• dimensiunea particulelor și distribuția dimensiunilor particulelor;
• forma particulelor primare (neagregate);
Pentru a caracteriza concentrația de aerosoli, precum și alte sisteme de dispersie, se utilizează concentrația masică și concentrația numerică (parțială).
Concentrația de masă este masa tuturor particulelor suspendate pe unitatea de volum de gaz.
Concentrația numerică este numărul de particule pe unitatea de volum a aerosolului. Indiferent cât de mare este concentrația numerică la momentul formării aerosolului, după câteva secunde acesta nu poate depăși 10 3 particule / cm3.
DIMENSIUNILE PARTICULELOR AEROSOLULUI
Dimensiunea minimă a particulelor este determinată de posibilitatea ca substanța să fie în stare agregată. Astfel, o moleculă de apă nu poate forma un gaz, un lichid sau un solid. Pentru a forma faza, sunt necesare agregate de cel puțin 20-30 de molecule. Cea mai mică particulă a unui solid sau lichid nu poate avea o dimensiune mai mică de 1 × 103 μm. Pentru a trata gazul ca
Dimensiunile particulelor anumitor soluri Tabelul 18.1
1 • 10 6 - 1 • 10 5
un mediu continuu, este necesar ca dimensiunile particulelor să fie mult mai mari decât calea liberă a moleculelor de gaze. Limita superioară a dimensiunilor particulelor nu este definită strict, dar particulele mai mari de 100 μm nu pot rămâne suspendate în aer pentru o perioadă lungă de timp.
FORMA DE PARTICULE A AEROSOLULUI
Picăturile lichide din aerosoli sunt întotdeauna sferice, particulele solide pot avea o varietate de forme. Ele pot fi împărțite în trei clase.
1. Particule izometrice, pentru care trei dimensiuni coincid în prima aproximare. Această clasă include bile, poliedra obișnuită sau particule, aproape de ele în formă.
2. Plăci - particule având două dimensiuni mari și unul mic: petale, fulgi, discuri.
3. Fibre - particule care se extind numai într-o singură direcție și au dimensiuni mai mici în celelalte două direcții: ace, filamente sau fibre minerale.
Forma particulelor depinde de metoda de producție și de material. Astfel, de exemplu, particulele care rezultă din condensarea unei vapori sunt de obicei sferice,
Particulele de aerosoli pot exista singure sau pot fi combinate în lanțuri, numite aglomerate sau flocculi. Acestea sunt formate, de obicei, din particule mici încărcate, care sunt în fumuri dense. Aerosolii pot consta, de asemenea, dintr-o picătură lungă umplută cu gaz sau particule goale conținând un material de umplutură. Astfel, densitatea particulelor din aerosol poate diferi în mod semnificativ de densitatea substanței inițiale.
Particulele de aerosol, având dimensiuni mici, au o suprafață dezvoltată pe care pot apărea adsorbția, arderea și alte reacții chimice. O suprafață mare provoacă astfel de proprietăți fizice ca higroscopicitatea sau capacitatea de a interacționa cu încărcăturile electrice.
PROPRIETĂȚILE OPTICE AEROSOLELOR
Proprietățile optice ale aerosolilor se supun acelorași legi ca și proprietățile optice liozoley dar in aerosoli apar mai strălucitoare datorită diferenței durere xOy în densitate și deci - în indicii de refracție ai particulelor de aerosoli și mediul gazos. Ha rakter interacțiunea luminii cu particulele de aerosol pentru agățat pe relația dintre dimensiunea particulelor d și lungimea de undă a luminii. Dacă d >>, atunci interacțiunea poate fi văzută din poziția optică geometrică, dacă d<<или d<, то необходимо основываться на теории электромагнитных колебаний, т. е. учитывать волновую природу света. Для аэрозолей характерны рассеяние и поглощение света.
Intensitatea luminii împrăștiate Jp este determinată de ecuația Rayleigh deja cunoscută de noi:
Deoarece indicele de refracție al particulei n1 este mult mai mare decât indicele de refracție al mediului n0. pentru aerosoli, valoarea lui K este mult mai mare decât pentru lizozoli.
Din Rayleigh ecuație arată că lumina roșie disipa etsya mult mai mică decât albastru și galben, iar atunci când ia în considerare faptul că particulele de aerosol în straturile inferioare ale Atmo sferă este mult mai mare decât în partea superioară, devine clar de ce la răsărit și apus de soare cer este pictat în ton roșu, iar la prânz strălucește albastru. La urma urmei, când soarele se apropie de orizont, vom vedea razele, aproape orizontal dispuse trece prin atmosfera Nye prăfuit de jos, împrăștiind puternic lumina ajunge la noi, în principal, de lumină roșie. Când soarele stă ridicată în coloana verticală din cantitatea totală de aer de particule este relativ mică și, prin urmare, împrăștiere este mic, astfel încât clorhidric infinit lumină observăm componenta nedistorsionată neesențial împrăștiate doar undă scurtă (albastru) de lumina schaya, care se atașează cerul albastru.
Unele, în special particule de metal sau carbon, pot absorbi lumina. Culoarea neagră a fumului se datorează faptului că particulele de fum absorg efectiv razele vizibile ale tuturor lungimilor de undă. Culoarea albă a fumului este cauzată de împrăștierea intensă a particulelor de toate lungimile de undă vizibile.
Datorită capacității mari de difuzie a luminii, aerosolii sunt folosiți pe scară largă pentru a crea ecrane de fum. Dintre toate fumul, fumul P2 O5 are cea mai mare capacitate de a împrăștia și de a reflecta lumina. capacitatea sa de mascare este luată ca una.
MOLECULAR-KINETIC PROPRIETĂȚI
Caracteristicile specifice ale proprietăților moleculare - cinetice ale aerosolului se datorează:
• o mică concentrație de particule în faza dispersată, astfel încât în cazul în care 10 16 particule sunt conținute în 1 cm3 de hidrozol auriu, apoi în același volum de aerosol de aur, mai puțin de 107 particule;
• vâscozitatea scăzută a mediului de dispersie-aer, prin urmare, prin coeficientul mic de frecare (B), care apare atunci când particulele se mișcă;
• densitate scăzută a mediului de dispersie, prin urmare, parțial >> a gazului.
Toate acestea conduc la faptul că mișcarea particulelor în aerosoli are loc mult mai intens decât în lizozoli.
Să luăm în considerare cel mai simplu caz, când aerosolul este într-un vas închis (adică, excluse fluxurile de aer externe), iar particulele au o formă sferică cu raza r și densitatea. Pe o astfel de particulă acționează simultan o forță de gravitație orientată vertical în jos și o forță de frecare din direcția opusă. În plus, particula este într-o mișcare Browniană, rezultatul fiind difuzia.
Pentru a cuantifica difuzie și se-dimentatsii în aerosoli se pot utiliza valori specifice de difuzie a fluxului IDIF si a fluxului rezistivitate sedimente-TION valori ised- pe care le-am considerat în legătură cu stabilitatea liozoley sedimentare (secțiunea 10.1):
Pentru a determina care flux va predomina (iDif sau iSed), ia în considerare raportul lor:
În această expresie (-0) >> 0. În consecință, magnitudinea fracțiunii va fi determinată de dimensiunea particulelor.
Dacă r> 1 μm, atunci iid >> idif. adică, difuzia poate fi neglijată - apare o sedimentare rapidă și particulele sunt axate pe fundul vasului.
Dacă r <0,01 мкм, то iсед < Astfel, de aerosol dispar rapid ambele particule foarte mici si foarte mari: primul din cauza lipirea pereților sau lipirea, acesta din urmă - în rezultatul redepunerea pe partea de jos. Particulele cu dimensiune intermediară au stabilitate maximă. Prin urmare, indiferent cât de mare este concentrația numerică a particulelor la momentul formării aerosolului, după câteva secunde nu depășește 10 3 particule / cm3. Particulele de aerosoli sunt caracterizate prin mișcarea particulelor în câmpul de gradient de temperatură în direcția schimbării Datele pentru ceața de apă într-un spațiu închis Tabelul 18.2 Viteza de depanare, cm / s temperatură. Acest lucru provoacă fenomene precum termoforitul, termo-precipitarea, fotoforția. Mișcarea spontană a particulelor în direcția scăderii temperaturii. Aceasta se datorează faptului că partea „fierbinte“ a particulei este survolat moleculele de gaz gustare secară, și este mutat la „rece“ STORA-bine. Termoprecipitarea - precipitarea particulelor de aerosol, în special pe suprafețe reci, când în apropiere sunt prezente corpuri fierbinți. Termopretsipitatsiey Obus-prinderea sedimentarea prafului de pe pereți și tavan pentru aproape ator, lămpi, conducte calde, sobe și cum ar fi mișcarea. D. Fotoforez- particulelor de aerosoli în unilaterală illum-schenii este un caz special de Termodifuziune. Pentru particule netransparente există o pozitiv foto-Phoresis, t. E. Particulele se mișcă în direcția fasciculului de lumină. Pentru particulele transparente, are loc o fotoforie negativă, iar cu o mărire a dimensiunii particulei poate trece într-una pozitivă. PROPRIETĂȚI ELECTRICE ALE AEROSOLELOR Proprietățile electrice ale particulelor de aerosoli diferă semnificativ de proprietățile electrice ale particulelor din lizol. 1. Nu apare pe particulele de aerosoli, deoarece disocierea electrolitică nu apare practic în el din cauza constantului dielectric scăzut al mediului gazos. 2. sarcina particulelor are loc în principal din cauza adsorbției neselectivă a ionilor care formează Xia în fază gazoasă, ca rezultat al ionizarea gazului spațiu-E, cu ultraviolete sau raze radioactive. 3. Încărcarea particulelor este aleatorie, iar particulele de o natură și de aceeași mărime pot fi diferite atât în ceea ce privește magnitudinea, cât și semnul. 4. Încărcarea unei particule variază în timp, atât în magnitudine, cât și în semn. 5. În absența adsorbției specifice, încărcăturile particulelor sunt foarte mici și, de obicei, depășesc încărcătura electrică elementară cu nu mai mult de 10 ori. 6. Caracteristica de adsorbție specifică aerosolilor leu, particulele care se formează stvom vesche puternic polar, deoarece în acest caz, la interfața are loc potențial salt Obus lovlenny suprafață de orientare moleculară suficient de mare. De exemplu, pe suprafața interfazată a aerosolilor de apă sau zăpadă, există un potențial electric pozitiv de aproximativ 250 mV. Din practică, este cunoscut faptul că particulele de aerosol de metale și oxizi metalici transporta, în general, o sarcină negativă (Zn, ZnO, MgO, EE2 O3) și particule de aerosoli și oxizi metaloid (SiO2. P2 O5) sunt încărcate pozitiv. Pozitiv încărcate particule de NaCl, amidon, și particule de făină poartă taxe negative. Spre deosebire de celelalte sisteme de dispersie din aerosoli, nu există nicio interacțiune între suprafața particulelor și mediul gazos și, prin urmare, nu există forțe care să împiedice co-cuplarea particulelor între ele și cu corpurile macroscopice în timpul coliziunii. Astfel, aerosolii sunt sisteme instabile agregate. Coagularea în ele apare ca o coagulare rapidă, adică fiecare coliziune a particulelor duce la coalescența lor. Rata coagulării crește rapid cu o creștere a concentrației numerice a aerosolului (Tabelul 18.3). Indiferent de concentrația inițială a aerosolului, după câteva minute în 1 cm3, se găsesc 10-3-106 particule (pentru comparație - în lizozole 10 15 particule). Astfel, avem de-a face cu sisteme foarte diluate.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: