A hab stabilitása - stadopedia
A habok, mint más diszpergáló rendszerek, termodinamikailag instabil rendszerek. Formációjukat a szabad energia növekedése kísérte. A felesleges energia spontán folyamatokat idéz elő, amelyek a diszperzió csökkenéséhez és a diszpergáló rendszer elpusztításához vezetnek. A szabad energia minimális értékét akkor érik el, ha a hab teljesen két folyó fázisra van felosztva: folyadék és gáz. A habfilmek kitörnek, mivel a kapott cseppek területe (és ennek következtében a felszíni energia) kisebb, mint az eredeti rendszer területe. Egy 1 cm sugarú és 10 3 cm-es falvastagságú buborékban a felület 25 cm2. A buborék törésekor kialakuló folyadékcseppnek csak egy területe van
0,1 cm 2. Az energia különbség annyira nagy, hogy amikor a film felrobban, a képződött folyadék cseppje 1000 cm / s sebességgel repül.
Így a habok csak relatív stabilitást mutatnak, amely kétféleképpen oszlik meg:
• kinetikus (ülepítés) ustoychivost- rendszerek képesek fenntartani az azonos során audio-diszpergált fázis részecskék eloszlása a mennyiség a rendszer, azaz a rendszer azon képességét, hogy ellenálljon a gravitációs erő ..;
• aggregatív stabilitás - a diszpergált fázisrészecskék (disszipáció) méreteinek fenntartása és az egyéniség változatlansága.
Az igazi hab általában polidiszperz, azaz a benne lévő gázbuborékok különböző méretűek. Minél kisebb a gázbuborék, annál nagyobb a nyomás. Ezért eljön az idő spontán gázdiffúziót kis buborékok a nagy, kis buborékok válnak még kisebb, és több - növekszik, ami változást száz-séget a hab - mondja ki a „hab öregedést.” Minél nagyobb a buborékok méretének különbsége (annál nagyobb a polidiszperzitás foka), annál erőteljesebb a gáz diffúziója. A polidiszperzitás mértékén kívül a hab diffúziós pusztulását is befolyásolja:
• gázoldékonyság folyadékfilmben;
• a gáz diffúziós együtthatója folyadékfilmben - a legtöbb gáz esetében,
amelyek habok előállítására szolgálnak, ez egyenlő
• folyékony filmek vastagsága;
• a habosítóoldat felületi feszültsége. A kísérleti adatok azt mutatják, hogy a gáz diffúziója a habban viszonylag lassú folyamat, és meg lehet állítani, hogy a habok viszonylag aggregáltan stabilak.
A habok ülepedési stabilitásának zavara a hab filmben folyadék spontán áramlásának folyamatához kapcsolódik, ami elvékonyodásához és végül szakadásához vezet. Ezt a folyamatot a gravitációs erők és a kapilláris szívóerők hatása okozza. A folyadék keresztülfolyik a Plateau csatornákon. Ha az edény habot tölt, és egy ideig marad, akkor fokozatosan egy folyadékréteget gyűlik össze az alján, amely addig növekszik, amíg folyadék nem marad a hab filmekben vagy a filmek felrobbannak. A folyadék áramlása a habból kapilláris szívás (felszívódás a Plateau határain) következtében alakulhat ki. A folyadékkal érintkező-fal közötti sayuschimisya buborékok az azonos méretű a habban SVOCs-kai, egyfajta lapos kapilláris, tehát folyékony, kitöltve a fal, az ugyanazon a nyomáson, mint a gáz a két üveg. Mindazonáltal a három buborék (a Plateau határ) csomópontja közelében lévő folyadék-levegő-levegő felület homorú a levegő fázissal szemben. Ennek következtében a Plateau határán lévő folyadék negatív kapillárisnyomás alatt van, és a nyomásesés a folyadékot a buborékok és a Plateau határa közötti sík falról vezeti. A folyadék kiáramlása a filmből nagyon bonyolult, és nem írható le egyszerű matematikai egyenlettel. A filmek elvékonyodása nem csak a folyadék szivárgásának következménye, hanem a párolgás során is lehetséges. A hab nagy felülete járul hozzá ehhez, és a gázbuborékok zártsága gátolja ezt a folyamatot. A filmtörés Deryagin szerint három szakaszból áll:
• az egész film fokozatos megszűnése;
• a kisebb vastagságú egyes szakaszok görcsös megjelenése
a teljes film vastagsága;
• ezeken a területeken kialakuló nyílások kialakulása nagy kiterjedéssel
A SZAVATOK FENNTARTHATÓSÁGÁRA VONATKOZÓ TÉNYEZŐK
Ezek a tényezők három csoportra oszthatók.
1. Habzó szer jelenlétéhez társuló tényezők.
Az alábbiakat szokásosan habosító anyagokként használják:
Általában a homológ sorozat középső tagjai habosítószerként használatosak, és az anionos felületaktív anyagok jobbak, mint a kationos és nem ionosak. Az IUS között a legjobb habzásgátló anyagok a polielektrolitek, például a fehérjék.
Megállapítottuk, hogy a habosítószerek habosítószerek, amelyek stabilizálják az első típusú emulziókat. A habképző kapacitás alatt az adott körülmények között nyert hab mennyisége (a felületaktív anyag t-koncentrációja, a habosodás módja) egy bizonyos térfogatú oldatból származik.
A habosítószer koncentrációja fontos szerepet játszik. A habosítószerek - kolloid felületaktív anyagok esetében a maximális habképzési kapacitást bizonyos koncentrációtartományban érik el, a koncentráció további emelkedésével állandó marad, vagy akár csökken is. IUD-k esetében a habképző kapacitás növekvő koncentrációval növekszik.
2. A diszperziós közeg tulajdonságaira vonatkozó tényezők.
A habosított diszperziós közeget általában a következő paraméterek jellemzik:
• viszkozitás - annál nagyobb a viszkozitás, annál ellenállóbb a hab;
• hidrogén-pH;
• alacsony molekulatömegű elektrolitok jelenléte a folyadékban.
Az utolsó két paraméter határozza meg a habképző anyag állapotát és tulajdonságait. Így a zsírsavak és kelátképző sói egy savas közegben gyakorlatilag nem képeznek habot. A maximális habképzést általában 8 pH = 9-nél észleljük, és a nátrium-oleát esetében habosodás csak pH = 9, de még pH = 12-nél is nem érte el a maximális értéket. Mivel a hidrofób lánc hossza növekszik a telített zsírsavak nátriumsóinak sorozatában, a maximális habzás a lúgos régióba mozog,
A nemionos felületaktív anyagok habképző képessége nem függ a pH-tól a 3-9 tartományban. A fehérjeoldatok maximális izzóhelyű habképzési kapacitást mutatnak. A zselatin és a laktalbumin oldatai maximálisan habosodnak pH = 4,5 értéken. PH-értéken
2, a habképző képességük szintén kissé megnövekedett.
A zselatinoldatok habképző képességének növekedését lúgos közegben figyeljük meg. Kemény vízben (azaz nagyszámú só jelenlétében) a habok sokasága és stabilitása alacsony, és a tengervízben igen alacsony.
3. A külső hatásokkal kapcsolatos tényezők:
• folyadék bepárlása habból;
• mechanikai hatás - rázkódás, szél, stb.
A hőmérséklet növekedése hátrányosan befolyásolja a hab stabilitását, így
• fokozza a habosító molekulák deszorpcióját;
• felgyorsítja a folyadék elpárolgását a filmből;
• csökkenti a folyadék viszkozitását a filmben.
Azonban néhány habok stabilizált IUD (tészta hab fehérje), hőkezelés eredményeképpen egy átmeneti, a folyékony diszperziós közegben, tverdoobraznuyu kialakított szilárd hab formájában, ami a gyakorlati hab-idézésben teljesen stabil.
A mechanikai hatások hátrányosan befolyásolják a hab stabilitását, mivel:
• A hab szerkezete mechanikusan lebomlik;
• a folyadék elpárologása a filmből nő.
Mindezek a tényezők nem befolyásolják a természet a gáz, ahogy a gáz viselkedését a készítményben a hab függ kis annak kémiai jellegét, kivéve az oldható-STI egyes gázok folyadékokban, ami fontos az aggregált stabilitását habok.
A LENA FENNTARTHATÓSÁGÁNAK MECHANIZMUSA
A habok relatív stabilitásának magyarázatakor általában három tényező származik:
A stabilitás kinetikai tényezője észrevehetően csak alacsony stabilitású habokban nyilvánul meg; gyakran nevezik öngyógyító hatásnak vagy Marangoni hatásnak. Lényege abban rejlik, hogy a film elvékonyodása a folyadék kiáramlása miatt nem egyenletes. A film külön részei a gázbuborék körül nagyon vékonyak, szakadnak, ez a felületen lévő felületaktív anyagok koncentrációjának csökkenéséhez, és következésképpen a felületi feszültség növekedéséhez vezet. Ennek következtében az alacsony felületi feszültségű zónából, azaz a sűrített fóliából származó területekből származó felületaktív anyagok koncentrációjával megnövekedett koncentrációjú oldat a vékony zónákba rohant. A film vékony szakaszai spontán gyógyulnak, vagyis megvastagodnak. Az áramlás időtartamát másodpercenként és ezredmásodpercenként mérjük, így a filmtörés valószínűsége csökken és a stabilitás nő. Ezt megerősítik a Dupree észrevételei: a szilárd anyagok (ólomlövés) és a folyadék (higany) cseppek átjuthatnak a hab filmrétegen anélkül, hogy szakadást okoznának. Azonban a film hosszú szárítása után (a hab szárítása), amikor a benne lévő folyadék mennyisége nagymértékben csökken, és a felületaktív oldat áramlása lehetetlenné válik, minden ilyen "lövedék" szakadáshoz vezet.
A felületaktív anyag felületi átviteli sebessége a következőktől függ:
• a felületaktív oldat felületi feszültsége;
• koncentrációs különbségek a vékony és vastagodott területeken.
Két adszorpciós rétegből álló nagyon vékony filmekben a "gyógyulás" hatása gyengén nyilvánul meg.
A habok stabilitásának szerkezeti-mechanikai tényezője az adszorbeált rétegek hidratálásának köszönhetően a vékony filmek speciális keményedéséhez kapcsolódik, valamint a folyadék összekötő folyadék viszkozitásának növekedéséhez is.
A felületaktív molekulák poláris csoportjának vízzel való kölcsönhatása korlátozza a szuszpendálófilm középső rétegéből a közbenső folyadék kiáramlását a gravitáció és a kapilláris erők hatása alatt. Az adszorpciós rétegben a hidratált SAW molekulák egymáshoz tapadnak, ennek eredményeképpen mind az adszorpciós rétegek, mind a film egészének szakítószilárdsága nő.
A felületaktív folyadék viszkozitásának növeléséhez a felületaktív anyagban adjunk hozzá néhány speciális anyagot; például ezredszázalék zsíralkohol jelenlétében, a felületaktív oldat viszkozitása tíz pasban növekszik. A szerkezeti-mechanikai tényezőt rendszerint a stabilitás kinetikus és termodinamikai tényezőivel kölcsönhatásba kell venni.
A termodinamikus stabilitási tényezőt gyakran az éknyomásnak nevezik. Vékony filmekben jelenik meg, amikor túlzott nyomás áll fenn, megakadályozza a külső erők hatására történő elvékonyodását. Ok disjoining nyomás hab filmek stabilizált ionos anyagok, NE-taszítás kívánnak létrehozni elektromos dupla rétegben a habosítószer-razovannyh ionokra oldatban a felület közeiében a filmek, azaz. E. valósul elektrosztatikus-lic komponens disjoining nyomást.
Összefoglalásként megjegyezzük, hogy a tisztán termodinamikus stabilitási faktor nem elegendő a hab stabilitásának biztosításához, ezért figyelembe kell venni a fent említett egyéb tényezőket.
Ez a módszer a stabilizátorok felületaktív oldatokban történő adagolását foglalja magában. Tevékenységük az oldatok viszkozitásának növelésére és lángmentes folyadékáramlásra épül. Más szavakkal, a szerkezeti és mechanikai tényezõt hozzáadjuk a kinetikus stabilitási faktor hatásához, amely a habosítószerekre - felületaktív szerekre jellemzõ.
Minden stabilizátor öt csoportra osztható.
1. Olyan anyagok, amelyek növelik a habosítóoldat viszkozitását, ezeket sűrítőszereknek nevezik. Nagy koncentrációban adják hozzá. Ez a glicerin, etilénglikol, metil-cellulóz. A cellulózszármazékok 1-2% -os mennyiségben növelik az oldat viszkozitását és a hab stabilitását tízszer, a glicerin pedig csak 15-20% koncentrációban hat.
2. Olyan anyagok, amelyek kolloid részecskék képződését okozzák folyékony filmekben. Ennek eredményeként a filmek kiszáradása nagyon lassul. A kolloid stabilizátorok hatékonyabbak, mint az első csoportba tartozó anyagok. Ezek közé tartoznak: zselatin, ragasztó, keményítő, agar agar. Ezek a 0,2-0,3 tömeg% felületaktív anyagot tartalmazó anyagok a folyadék viszkozitását a filmekben több mint 100-szorosára növelik, és a habok stabilitása 2-8-szoros növekedést mutat.
3. A hab mennyiségére polimerizált anyagok. A dimerizáció nagymértékben növeli a filmek erejét; Talán még a szilárd állapotba való átmenet is. Ezek a leghatékonyabb stabilizátorok. Ezek lehetnek polimer készítmények - szintetikus gyanták, például karbamid vagy latex,
4. A nagyon diszpergált csapadékot képező anyagok habképző szerrel. Az ilyen anyagok mozgatják a filmeket és megakadályozzák a pusztítást. Ezek a legolcsóbb és legelterjedtebb stabilizátorok. Ezek közé tartoznak a nehézfémek sói: vas, réz, bárium, kevésbé alumínium, ezeknek az anyagoknak nagyon kis hozzáadása kerül a habba.
5. Az adszorpciós rétegek felépítésében résztvevő anyagok a folyadék-gáz felületen. A fő képviselők a zsíralkoholok, főleg a tetradecil-alkohol. A habosítószerek oldatának csupán 0,05% alkoholt adnak a habarcsok oldatába, ami jelentősen csökkenti a felületi feszültséget, ami a habok stabilitásának növekedéséhez vezet.
A stabilizátorok egy vagy több csoportját a habstabilitás és a technológiai termelési feltételek követelményeitől függően választjuk meg. Például, édesipari gyárak termelő pasztillák halva, cukorka nuzh HN hab burkolatok és adalékok legyen ehető-CIÓ, és nem rontja az ízét termékeket. Ezeket a követelményeket kielégíti a második csoport stabilizátorai. A hőszigetelő anyagok előállítása során szilárd habokat keresnek, ebben az esetben a harmadik csoport stabilizátorai hatékonyak.
Finom anyagok, talkum, azbeszt, kvarc és korom, a buborékok egyenletes eloszlása a felületen, erősíti a filmet és meghosszabbítja a hab életét. Az ilyen habokat mineralizáltnak nevezik. Manner, rendelkezésre áll egy ilyen hab miatt előfordul, hogy adhéziós szilárd ásványi részecskék hab buborékok kölcsönhatása miatt felülete közötti a szilárd részecskék és a poláris csoportok a felületaktív anyag.
A nagy hatással fenntartást mérete a szilárd részecskék, valamint szemcseméret arány és a gázbuborék - vékony szilárd porok, így erős habfólia, együttes jelenlétében gabonaalapú CIÓ és finom részecskék csökkentésére hab szilárdsága. Egy előnyös hab mineralizáció a nagy különbség a méret a légbuborék és egy szilárd részecske és rugalmatlan ütközés azok vstre-Th, mivel az effektív tapadást, mint a-Tel'nykh jelentős veszteséget a kinetikus energia. A háromfázisú habok (gáz-folyadék-szilárd részecskék) stabilizálásának mechanizmusa elsősorban a Plateau csatornák szűkítésével magyarázható. Azáltal, hogy csökkenti SKO-növekedési lejárati furat átmérőjű csőbe, és az oldatot csökken a-REN nem tapadt hozzá a buborékok további Zak-porivayut ezeket a csatornákat.
A habok stabilizálásának elméleti alapjai és elérésének módja a kolloid kémia összetett része. Eddig nincs elég adat ahhoz, hogy egységes tételtisztasági elméletet hozzunk létre, és a meglévő nézetek minőségi bemutatására szorítkoztunk.