Что такое пена в химии

Что такое пена в химии

ПЕНЫ, дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой. Пены обычно являются сравнительно грубодисперсными высококонцен-трир системами (разб. системы типа газ жидкость наз. газовыми эмульсиями). Объемное содержание дисперсионной среды обычно характеризуют кратностью пены К отношением объема пены к объему дисперсионной среды. Различают низкократные пены (К от 3 до неск. десятков) и высокократные (К до неск. тысяч). Малоустойчивые (дина-мич.) пены существуют лишь при непрерывном смешении газа с пенообразующим р-ром в присут. пенообразователей 1-го рода (по классификации пен А. Ребиндера), напр. низших спиртов и орг. к-т. После прекращения подачи газа такие пены быстро разрушаются. Высокостабильные пены могут существовать в течение мн. минут и даже часов. К пенообразователям 2-го рода, дающим высокостабильные пены, относят мыла и синтетич ПАВ.

По способу получения различают конденсационные пены, в частности химические, к-рые образуются в результате к.-л. хим. р-ции вследствие выделения газообразных продуктов (так получают большинство пен с твердой дисперсионной средой пенобетоны, пенопласты), и диспергационные, в т ч. барботажные, получаемые при пропускании газа через жидкость. Пены могут быть также получены с помощью спец. устройств пеногенераторов.

Для пен, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в к-рой заполненные газом ячейки разделены топкими пленками. Три пленки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними ок. 109° образуют узел (см. рис.). Наиб. типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1 3 дополнит. гранями; ср. число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

Пены являются типичными лиофобными дисперсными системами (см. Лиофильнсть и лиофобность); они в принципе термодинамически неустойчивы, т. к. в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению пен. К таким процессам относят: 1) утоньшение пленок и их послед. разрыв; в результате увеличивается средний размер ячеек при разрыве пленок в объеме пены или уменьшается высота столба (слоя) пены, если разрываются пленки, отделяющие поверхностные ячейки пены от внеш. газовой среды; дисперсность пены падает. 2) Диффузионный перенос газа из малых ячеек в более крупные (в полидисперсной пене) или из поверхностных ячеек во внеш. среду; это приводит к исчезновению поверхностных ячеек и уменьшению высоты столба (слоя) пены. 3) Отекание дисперсионной среды под действием силы тяжести(синерезис) в высокостабильных пенах, приводящее к возникновению гидростатически равновесного состояния, в к-ром кратность слоя пены тем больше, чем выше он расположен; в низкократных пенах синерезис ведет к возникновению под пеной слоя жидкости.

При изучении пен применяют разл. методы дисперсионного анализа: микрофотографирование, совместное измерение электропроводности и капиллярного давления в каналах, определение мех. (упругих) св-в пен, наблюдение за кинетикой изменения высоты столба и толщины слоя дисперсионной среды под пенами, а также исследование разл. св-в пен (скорости растекания, теплопроводности и др.). Важной задачей в разл. технол. процессах, особенно в хим. и микробиол. пром-сти и теплоэнергетике, является предотвращение вспенивания жидкостей и разрушение образовавшейся пены; для этого применяют как разл. физ. воздействия на пены (обдувание перегретым паром или сухим воздухом, обработка ультразвуком, ионизирующим излучением и др.), так и хим. реагенты. Из последних выделяют в-ва, предотвращающие образование пен (напр., кремнийорг. соединения), и пеногасители (высшие спирты, олеиновая к-та).

Среди важнейших традиц. областей применения пен флотация, пожаротушение, тепло- и звукоизоляция, произ-во пищ. продуктов; новые направления-пенная сепарация, пылеулавливание и пылеподавление, очистка пов-стей, бурение.

Источник

Пена, свойства, получение и разрушение, применение

Пена, свойства, получение и разрушение, применение

Пена – это дисперсная система с газовой дисперсной фазой и жидкой или твёрдой дисперсионной средой.

Пена представляет собой одну из разновидностей грубодисперсных систем. Ее особенностью считается состав: в качестве дисперсной фазы выступают пузырьки воздуха или пара, а дисперсной средой могут выступать как жидкости (чаще всего вода), так и твердые вещества.

По своей природе пены больше относятся к концентрированным дисперсным системам. Рассматривая подробно их структуру легко определить, что важную роль играет не только состав раствора, но и соотношение объемов фазы и среды. Этот фактор оказывает непосредственное влияние на соотношение ячеек пены и их форму: ячейки бывают в форме сфер и в форме многогранников (полиэдрическая форма). Также существует переходная форма – стадия, когда сферические ячейки превращаются в многогранные, такая форма имеет название « ячеистой », которое дано ей в связи со схожестью с пчелиными сотами.

Известно, что, чем меньше отношение объемов фазы и среды, тем выше толщина пленки, но такая плотность не может сохраняться неограниченный период времени. Так, пузыри подвергаются процессам старения и наступает момент, когда вследствие истончения покрывающих пузыри пленок форма сферы превращается в полиэдрическую. Продолжительность жизни многогранных ячеек довольно велика, т.к. в такой ситуации состояние пены практически равновесно, а сама она довольно устойчива.

Свойства и характеристики пены:

Характеристики пены обусловлены целым комплексом свойств, описывающих их основные стороны. Эти свойства, в большинстве случаев, определяются такими факторами, как условия получения пен или их разрушения, и могут быть:

Структурно-механические свойства пены:

К основным из них относят:

– пенообразующую способность растворов;

– предельное напряжение сдвига;

Пенообразующая способность пены:

Этим термином определяют итоговое количество пены, получаемое из определенного заранее объема пенообразующей дисперсной системы в обозначенных стандартных пенообразующих условиях за оговоренный временной промежуток. Чаще всего измеряется этот параметр как:

– соотношение объема пены (в сантиметрах кубических) или высоты столба пены (в метрах) к времени ее полного разрушения;

– изменение высоты столба или объема во временном промежутке, представленным в графическом виде.

Существуют и иные типы критериев, но единого универсального стандарта, оценивающего все виды пенообразных дисперсных систем, нет.

По-разному действует на растворы глина: при добавлении ее к анионактивным веществам пенообразующая способность увеличивается, к неионогенным – уменьшается. При увеличении температуры смеси параметр тоже увеличивается, но это не касается неионогенных составов: после критической точки в 100 градусов способность такой дисперсной системы образовывать пены полностью исчезает и возвращается по мере остывания.

Зависит пенообразующая способность и от конструктивных особенностей прибора, при помощи которого будет получена пена (аэрирующее устройство), режима его работы – соотношения воздуха и дисперсной системы.

Стабильность (устойчивость) пены:

Стабильность (устойчивость) пены – это ее способность к сохранению полученного количества, дисперсности и способность предотвращать потерю жидкости (синерезису). Чаще всего в качестве объекта измерения выступает отдельно взятый пузырь или небольшой объем полученной пены.

Зависит параметр от нескольких условий – наличие и тип давления, включение в состав поверхностно-активных веществ. Так, пены, полученные из неионогенных растворов, менее стабильны, как и те, что образовались в результате воздействия природного атмосферного давления. Полученная же под давление пена, а также та, что имеет в составе смеси анионактивные поверхностно-активные вещества, удерживают свое состояние намного дольше.

Кратность пены:

Кратность пены – это соотношение полученного объема пены к количеству дисперсного раствора, затраченного на ее получение.

В зависимости от этого пены разделяют на растворы:

– с низкой кратностью – до 20;

– со средней кратностью – от 20 до 200;

– с высокой кратностью – от 200.

Дисперсность пены:

Этот параметр характеризуется различными критериями:

– средним размером пузырьков;

– распределением пузырьков по размерам;

– поверхностью раздела «раствор- газ » в единице объема пены.

Предельное натяжение сдвига:

Вязкость пены:

Этот параметр позволяет рассчитать данные:

– о растекаемости пенной массы по поверхности;

– о наличии условий для перетекания пены по трубам ;

– о способности вытекания пены из отверстий и пр.

Рассчитывается вязкость исходя из кратности, предельного натяжения сдвига и дисперсности состава.

Электрическая проводимость пены:

Оптические свойства:

При прохождение световых лучей через слой сферической пены происходит их поглощение раствором и рассеивание. Что касается полиэдрических растворов, что здесь возникает преимущественно рассеивание, т.к. доля жидкости в таких дисперсных системах очень мала.

Типы и виды пен:

Известны два основных типа пен – химическая и воздушно-механическая.

Воздушно-механическая пена – это раствор воды и пенообразователя, пузырьки которого наполнены воздухом. В качестве пенообразователей выступают концентрированные растворы поверхностно-активных веществ, которые могут быть:

Способы и методы получения пен:

Благодаря устойчивости и прочности пленок, которую обеспечивают поверхностно-активные вещества, возникает сближение образованных в верхнем слое пузырьков. Их форма терпит изменения, превращаясь из сферической в многогранную, толщина пленок снижается, возникают жидкие пленки. Как результат – добавление к одному слою пузырей последующих и превращение всей жидкости в объемную пену.

Получить пену, как и прочие дисперсные системы, можно двумя способами:

– диспергацонными методами из грубодисперсных систем;

– конденсационными методами из истинных растворов.

Диспергационные способы и методы получения пены:

Их основа – измельчение пузырей газа при помощи подачи его в раствор стабилизатора. Газ поступает в растворы малыми порциями, обычно через трубку, помещенную в жидкость. Как результат – получение более мелких пузырьков.

Сегодня используют такие методы:

1. прохождение струи газа через жидкость в:

2. движение движущихся устройств на дисперсную систему или движущейся жидкости на преграду. Чаще всего это:

3. эжектирование (выбрасывание) воздуха движущейся струей жидкости в парогенераторах.

Диспергационные методы – самые популярные в промышленности, но эффективность их невелика, поэтому ученые продолжают разрабатывать новые виды оборудования для этих целей.

Конденсационные способы и методы получения пены:

Это методы, при которых будущие пузырьки изначально представлены в виде отдельных молекул. Получение пены при этом возможно:

1. изменением параметров физического состояния дисперсной системы:

Вспенивание в таком случае возникает практически мгновенно;

2. проведением химических реакций, при которых происходит выделение газа ;

4. применением электрохимических процессов.

Данные методы нашли широкое применение в пищевой и строительной отраслях промышленности, используют их в бытовых огнетушителях.

Методы и способы разрушения пен:

Разрушение пены – такой же важный процесс в производстве, как и ее создание. Возможен этот процесс такими методами:

– разрушением уже образованной пены.

Предупреждение пенообразования:

Первый способ основан на применении химических веществ, которые предотвращают превращение газовой дисперсной фазы в пену. Недостатком данного способа считается тот факт, что большая часть подобных химикатов (спирты, кремнийорганические соединения) загрязняют как продукты производства, так и окружающую среду. Также возможно смешивание двух видов поверхностно-активных веществ, один из которых частично нейтрализует действие другого, уменьшая итоговое количество пены.

Второй способ – удалить из готовой дисперсной системы стабилизатор, отвечающий за ее устойчивость, что приведет к ее самостоятельному разрушению.

Последний способ – изменение параметров производственного процесса: давления, температуры, диаметра сосудов и прочее.

Разрушение образовавшейся пены:

Для этого применяются химические и нехимические способы.

Химические подразумевают использование антивспенивателей – специальных веществ, способных гасить пену, отвечающих таким критериям:

– имеющих возможность разрушать пену даже при небольшом своем количестве и длительный промежуток времени препятствовать ее повторному появлению;

– не вступать в реакцию с веществами, которыми образован исходный раствор, и, соответственно, не изменять его основные производственные показатели, не влиять на технологический процесс, не изменять параметры работы оборудования;

– для некоторых отраслей промышленности важно соответствие таким требованиям, как стерильность, нетоксичность и пр.

Следует учесть, что пеногасители следует подбирать с учетом специфики производства, т.к. не все они эффективны для различных грубодисперсных составов.

Нехимические способы разделяют на физические и механические.

К физическим способам относят:

– повышение температуры смеси, при котором жидкость из раствора испаряется, и пленка пузырьков разрушается;

– воздействие ультразвуком – возможен акустический метод, который не всегда надежен и не подходит для быстро образующихся смесей, но считается наиболее распространенным на малых производствах; также возможно использование звуковых сирен;

– воздействие электротоком – на данный момент является экспериментальным способом, т.к. позволяет практически мгновенно осадить пену, но при этом требует высоких мер безопасности.

Механические способы делятся на:

– центробежные – при движении пена сталкивается с неподвижной поверхностью;

– аэродинамические – разрушение пены выбрасываемой под давлением струей газа;

– гидродинамические – аналог предыдущей, но с применением струи жидкости;

– барометрические – изменение давление в специальных аппаратах.

Применяются на производстве не часто, т.к. для них обычно требуется сложное, громоздкое оборудование, серьезные затраты электроэнергии. Также подобные способы почти не эффективны для высокоустойчивых дисперсных систем с низкой кратностью, а все прочие не разрушают пену полностью, а только уменьшают ее количество.

Применение пены:

Пены применяются практически во всех отраслях современной жизни. В первую очередь, это пищевая промышленность – хлебопекарные, кондитерские изделия, мороженое и многое другое. Пеносушка – еще один вид производства, используемый для производства продуктов и ингредиентов для них. Так, сушка некоторых продуктов с предварительным вспениванием позволяет получить подобные им составляющие, но с очень тонкой структурой – так производят сухое картофельное пюре, соки и кофе, кормовые дрожжи и прочее.

Невозможно без этой дисперсной системы представить современную ванную комнату: шампуни, гели для душа, средства бытовой химии – все это разновидность пен.

Строители давно оценили такие легкие и прочные материалы, как пенобетон, пенопласт, монтажная пена.

они и в фармацевтике – некоторые лекарственные препараты рекомендовано принимать непосредственно в виде пен.

Однако самое широкое применение пена получила в пожаротушении – именно эта дисперсная система позволяет быстро и эффективно бороться с пожарами даже с самыми высокими уровнями сложности.

Источник

Что такое пена в химии

Пе́на — дисперсная система с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой.

Содержание

Особенности пен как дисперсных систем

Пены, в отличие от других дисперсных систем, состав которых определяется концентрацией дисперсной фазы, характеризуются содержанием дисперсионной среды.

Пены являются крайне неустойчивыми дисперсными системами, так как плотность жидкости в сотни и даже тысячи раз превышает плотность газа, из которого формируются пузырьки пены. Пены считаются грубодисперсными системами: в момент пенообразования невооруженным глазом видны пузырьки пены. Масса и объем газовой дисперсной фазы непостоянны и быстро изменяются, размеры пузырьков сильно разнятся, поэтому пены можно считать полидисперсными системами. Пены являются типичными лиофобными дисперсными системами (см. );

Пены как дисперсные системы имеют свои особенности, которые определяются свойствами дисперсной фазы, дисперсионной среды и границы раздела фаз между ними такими как: изменение энергии Гиббса, межфазное поверхностное натяжение, форма пузырьков (сферическая, полиэдрическая).

Свойства пен

Пены по своей природе близки к концентрированным эмульсиям, но дисперсной фазой в них является газ, а не жидкость. Пены получают из растворов поверхностно-активных веществ. Для повышения их устойчивости в растворы ПАВ добавляют высокомолекулярные вещества, повышающие вязкость растворов. В качестве характеристик пены используется комплекс свойств, всесторонне характеризующих пену.

Структура пен

Для пен, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены топкими пленками. Три пленки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними около 109° образуют узел. Наиболее типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1-3 дополнительными гранями; среднее число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

Разрушение пен

Пены термодинамически неустойчивы, так как в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению пен. К таким процессам относят:

Твёрдые пены

Системы с твердой дисперсионной средой и газовой дисперсной фазой — Г/Т часто называют твердыми пенами. Твердые пены, так же как и жидкие пены, вследствие большого размера пузырьков газовой фазы обычно относят к микрогетерогенным или даже грубодисперсным системам. Примером природной твердой пены может служить пемза — пористая губчато-ноздреватая очень легкая горная порода вулканического происхождения, применяемая как абразив для полировки и шлифования, а также в строительном деле для изготовления пемзобетона. Из искусственных твердых пен можно указать пеностекла и пенобетоны,-широко применяемые в качестве строительных и изоляционных материалов. Достоинствами этих материалов являются малая плотность, малая теплопроводность и довольно большая прочность, обусловленная их ячеистой структурой и прочностью дисперсионной среды. Сюда же надо отнести искусственные губчатые материалы, изготовленные на основе полимеров (микропористая резина, различные пено-пласты).

Применение

В ряде случаев практического применения пен важны такие их свойства, как вязкость, теплопроводность, электропроводность, оптические свойства и т.д. Пены находят широкое применение во многих отраслях промышленности и в быту:

Пенные составы используются для увлажнения, антиэлектростатической обработки и замасливания волокон в ровнице, а также для отбеливания и крашения текстильных материалов, крашении трикотажных полотен, печатании декоративных тканей и т.д. Состав пены текстильного назначения достаточно сложен, так как в нее должны входить пенообразователи и все основные компоненты, используемые для соответствующих видов отделок, такие как красители, катализаторы, полимерные добавки, модификаторы поверхности и т.д.

Источник

Пена, свойства, получение и разрушение, применение

Пена – это дисперсная система с газовой дисперсной фазой и жидкой или твёрдой дисперсионной средой.

Пена представляет собой одну из разновидностей грубодисперсных систем. Ее особенностью считается состав: в качестве дисперсной фазы выступают пузырьки воздуха или пара, а дисперсной средой могут выступать как жидкости (чаще всего вода), так и твердые вещества.

По своей природе пены больше относятся к концентрированным дисперсным системам. Рассматривая подробно их структуру легко определить, что важную роль играет не только состав раствора, но и соотношение объемов фазы и среды. Этот фактор оказывает непосредственное влияние на соотношение ячеек пены и их форму: ячейки бывают в форме сфер и в форме многогранников (полиэдрическая форма). Также существует переходная форма – стадия, когда сферические ячейки превращаются в многогранные, такая форма имеет название « ячеистой », которое дано ей в связи со схожестью с пчелиными сотами.

Известно, что, чем меньше отношение объемов фазы и среды, тем выше толщина пленки, но такая плотность не может сохраняться неограниченный период времени. Так, пузыри подвергаются процессам старения и наступает момент, когда вследствие истончения покрывающих пузыри пленок форма сферы превращается в полиэдрическую. Продолжительность жизни многогранных ячеек довольно велика, т.к. в такой ситуации состояние пены практически равновесно, а сама она довольно устойчива.

Свойства и характеристики пены:

Характеристики пены обусловлены целым комплексом свойств, описывающих их основные стороны. Эти свойства, в большинстве случаев, определяются такими факторами, как условия получения пен или их разрушения, и могут быть:

Структурно-механические свойства пены:

К основным из них относят:

– пенообразующую способность растворов;

– предельное напряжение сдвига;

Пенообразующая способность пены:

Этим термином определяют итоговое количество пены, получаемое из определенного заранее объема пенообразующей дисперсной системы в обозначенных стандартных пенообразующих условиях за оговоренный временной промежуток. Чаще всего измеряется этот параметр как:

– соотношение объема пены (в сантиметрах кубических) или высоты столба пены (в метрах) к времени ее полного разрушения;

– изменение высоты столба или объема во временном промежутке, представленным в графическом виде.

Существуют и иные типы критериев, но единого универсального стандарта, оценивающего все виды пенообразных дисперсных систем, нет.

Так, наибольшую пенообразующую способность имеют растворы, включающие анионактивные вещества: чем их больше, чем сильнее их поверхностное натяжение – тем выше исходный параметр, а также дисперсность и устойчивость состава. Нефть и соли, наоборот, значительно уменьшают пенообразующую способность, причем наибольшее снижающее действие оказывают двухвалентные катионы.

По-разному действует на растворы глина: при добавлении ее к анионактивным веществам пенообразующая способность увеличивается, к неионогенным – уменьшается. При увеличении температуры смеси параметр тоже увеличивается, но это не касается неионогенных составов: после критической точки в 100 градусов способность такой дисперсной системы образовывать пены полностью исчезает и возвращается по мере остывания.

Зависит пенообразующая способность и от конструктивных особенностей прибора, при помощи которого будет получена пена (аэрирующее устройство), режима его работы – соотношения воздуха и дисперсной системы.

Стабильность (устойчивость) пены:

Стабильность (устойчивость) пены – это ее способность к сохранению полученного количества, дисперсности и способность предотвращать потерю жидкости (синерезису). Чаще всего в качестве объекта измерения выступает отдельно взятый пузырь или небольшой объем полученной пены.

Зависит параметр от нескольких условий – наличие и тип давления, включение в состав поверхностно-активных веществ. Так, пены, полученные из неионогенных растворов, менее стабильны, как и те, что образовались в результате воздействия природного атмосферного давления. Полученная же под давление пена, а также та, что имеет в составе смеси анионактивные поверхностно-активные вещества, удерживают свое состояние намного дольше.

Кратность пены:

Кратность пены – это соотношение полученного объема пены к количеству дисперсного раствора, затраченного на ее получение.

В зависимости от этого пены разделяют на растворы:

– с низкой кратностью – до 20;

– со средней кратностью – от 20 до 200;

– с высокой кратностью – от 200.

Дисперсность пены:

Этот параметр характеризуется различными критериями:

– средним размером пузырьков;

– распределением пузырьков по размерам;

– поверхностью раздела «раствор- газ » в единице объема пены.

Предельное натяжение сдвига:

Вязкость пены:

Этот параметр позволяет рассчитать данные:

– о растекаемости пенной массы по поверхности;

– о наличии условий для перетекания пены по трубам ;

– о способности вытекания пены из отверстий и пр.

Рассчитывается вязкость исходя из кратности, предельного натяжения сдвига и дисперсности состава.

Электрическая проводимость пены:

Оптические свойства:

При прохождение световых лучей через слой сферической пены происходит их поглощение раствором и рассеивание. Что касается полиэдрических растворов, что здесь возникает преимущественно рассеивание, т.к. доля жидкости в таких дисперсных системах очень мала.

Типы и виды пен:

Известны два основных типа пен – химическая и воздушно-механическая.

Воздушно-механическая пена – это раствор воды и пенообразователя, пузырьки которого наполнены воздухом. В качестве пенообразователей выступают концентрированные растворы поверхностно-активных веществ, которые могут быть:

Способы и методы получения пен:

Благодаря устойчивости и прочности пленок, которую обеспечивают поверхностно-активные вещества, возникает сближение образованных в верхнем слое пузырьков. Их форма терпит изменения, превращаясь из сферической в многогранную, толщина пленок снижается, возникают жидкие пленки. Как результат – добавление к одному слою пузырей последующих и превращение всей жидкости в объемную пену.

Получить пену, как и прочие дисперсные системы, можно двумя способами:

– диспергацонными методами из грубодисперсных систем;

– конденсационными методами из истинных растворов.

Диспергационные способы и методы получения пены:

Их основа – измельчение пузырей газа при помощи подачи его в раствор стабилизатора. Газ поступает в растворы малыми порциями, обычно через трубку, помещенную в жидкость. Как результат – получение более мелких пузырьков.

Сегодня используют такие методы:

1. прохождение струи газа через жидкость в:

2. движение движущихся устройств на дисперсную систему или движущейся жидкости на преграду. Чаще всего это:

3. эжектирование (выбрасывание) воздуха движущейся струей жидкости в парогенераторах.

Диспергационные методы – самые популярные в промышленности, но эффективность их невелика, поэтому ученые продолжают разрабатывать новые виды оборудования для этих целей.

Конденсационные способы и методы получения пены:

Это методы, при которых будущие пузырьки изначально представлены в виде отдельных молекул. Получение пены при этом возможно:

1. изменением параметров физического состояния дисперсной системы:

Вспенивание в таком случае возникает практически мгновенно;

2. проведением химических реакций, при которых происходит выделение газа ;

4. применением электрохимических процессов.

Данные методы нашли широкое применение в пищевой и строительной отраслях промышленности, используют их в бытовых огнетушителях.

Методы и способы разрушения пен:

Разрушение пены – такой же важный процесс в производстве, как и ее создание. Возможен этот процесс такими методами:

– разрушением уже образованной пены.

Предупреждение пенообразования:

Первый способ основан на применении химических веществ, которые предотвращают превращение газовой дисперсной фазы в пену. Недостатком данного способа считается тот факт, что большая часть подобных химикатов (спирты, кремнийорганические соединения) загрязняют как продукты производства, так и окружающую среду. Также возможно смешивание двух видов поверхностно-активных веществ, один из которых частично нейтрализует действие другого, уменьшая итоговое количество пены.

Второй способ – удалить из готовой дисперсной системы стабилизатор, отвечающий за ее устойчивость, что приведет к ее самостоятельному разрушению.

Последний способ – изменение параметров производственного процесса: давления, температуры, диаметра сосудов и прочее.

Разрушение образовавшейся пены:

Для этого применяются химические и нехимические способы.

Химические подразумевают использование антивспенивателей – специальных веществ, способных гасить пену, отвечающих таким критериям:

– имеющих возможность разрушать пену даже при небольшом своем количестве и длительный промежуток времени препятствовать ее повторному появлению;

– не вступать в реакцию с веществами, которыми образован исходный раствор, и, соответственно, не изменять его основные производственные показатели, не влиять на технологический процесс, не изменять параметры работы оборудования;

– для некоторых отраслей промышленности важно соответствие таким требованиям, как стерильность, нетоксичность и пр.

Следует учесть, что пеногасители следует подбирать с учетом специфики производства, т.к. не все они эффективны для различных грубодисперсных составов.

Нехимические способы разделяют на физические и механические.

К физическим способам относят:

– повышение температуры смеси, при котором жидкость из раствора испаряется, и пленка пузырьков разрушается;

– воздействие ультразвуком – возможен акустический метод, который не всегда надежен и не подходит для быстро образующихся смесей, но считается наиболее распространенным на малых производствах; также возможно использование звуковых сирен;

– воздействие электротоком – на данный момент является экспериментальным способом, т.к. позволяет практически мгновенно осадить пену, но при этом требует высоких мер безопасности.

Механические способы делятся на:

– центробежные – при движении пена сталкивается с неподвижной поверхностью;

– аэродинамические – разрушение пены выбрасываемой под давлением струей газа;

– гидродинамические – аналог предыдущей, но с применением струи жидкости;

– барометрические – изменение давление в специальных аппаратах.

Применяются на производстве не часто, т.к. для них обычно требуется сложное, громоздкое оборудование, серьезные затраты электроэнергии. Также подобные способы почти не эффективны для высокоустойчивых дисперсных систем с низкой кратностью, а все прочие не разрушают пену полностью, а только уменьшают ее количество.

Применение пены:

Пены применяются практически во всех отраслях современной жизни. В первую очередь, это пищевая промышленность – хлебопекарные, кондитерские изделия, мороженое и многое другое. Пеносушка – еще один вид производства, используемый для производства продуктов и ингредиентов для них. Так, сушка некоторых продуктов с предварительным вспениванием позволяет получить подобные им составляющие, но с очень тонкой структурой – так производят сухое картофельное пюре, соки и кофе, кормовые дрожжи и прочее.

Невозможно без этой дисперсной системы представить современную ванную комнату: шампуни, гели для душа, средства бытовой химии – все это разновидность пен.

Строители давно оценили такие легкие и прочные материалы, как пенобетон, пенопласт, монтажная пена.

они и в фармацевтике – некоторые лекарственные препараты рекомендовано принимать непосредственно в виде пен.

Однако самое широкое применение пена получила в пожаротушении – именно эта дисперсная система позволяет быстро и эффективно бороться с пожарами даже с самыми высокими уровнями сложности.

Источник