Вопрос № 2. Классификация гетерогенных систем

Классификация гетерогенных систем. Разделение неоднородных систем «жидкость – твердое тело». Отстаивание, центрифугирование, фильтрация.

Под неоднородной системой понимают систему, состоящую из различных фаз (жидкость – твердое тело, жидкость – газ и так далее). Любая неоднородная система состоит из двух и более фаз. Одна фаза, дисперсная, или внутренняя, находится в мелкодисперсном состоянии; другая – дисперсионная, или внешняя, является сплошной, окружает отдельные частицы дисперсной фазы и представляет собой среду, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

В зависимости от физического состояния фаз различают следующие неоднородные системы:

суспензия эмульсия пена пыль, дым туман

Дисперсионная среда:

жидкость жидкость жидкость газ газ,

Дисперсная фаза:

твердое в-во жидкость газ твердое в-во жидкость

Всякая неоднородная система характеризуется концентрацией дисперсной фазы и размерами частиц. Все системы, состоящие из жидких и твердых фаз в зависимости от размеров частиц твердого вещества могут быть разделены:

Грубые суспензии >100

Тонкие суспензии 0,5 – 100

Мути 0,1 – 0,5

Коллоидные растворы <0,1

Граница между суспензиями (взвесями) и коллоидными растворами определяется появлением броуновского движения твердых частиц. С возникновением броуновского движения эти частицы не могут осадиться под действием силы тяжести.

Неоднородные системы образуются:

1. в результате механического распределения твердых частиц в газе (пыли 5-100)

2. при конденсации паров (газов) с переходом их в жидкое или твердое состояние (туманы, дымы – конденсированные 0,3-0,5 мк (размер частиц)).

Методы разделения:

Осаждение – разделение суспензий и пылей. Происходит под действием силы тяжести, сил инерции, электростатических сил и звуковых волн.

Фильтрование – осуществляется под действием сил давления или центробежных сил.

Мокрое разделение – для очистки газов и при обработке суспензий в комбинации с другими способами (промывка осадков при отстаивании и фильтровании).

Отстаивание - процесс осаждения под действием сил тяжести. Протекает в несколько стадий. Перемешанную суспензию помещают в цилиндр. Сначала твердые частицы равномерно распределены, но потом осаждаются на дне (слой наимболее крупных частиц). Над осадком образуется слой сгущенной суспензии. Выше переходная зона. Над ней – слой чистой жидкости. Конец – полное разделение ее на осадок и осветленную жидкость. Состояние, при котором переходная зона исчезает, носит название критической точки.

Центрифугирование – осуществляется в машинах – центрифугах. Основная часть центрифуги – барабан (корзина) со сплошными или дырчатыми стенками, вращающийся с большой скоростью на вертикальном или горизонтальной валу. Процессы: центробежное фильтрование, центробежное отстаивание, центробежное осветление.

Центрифугирование классифицируется по:

1. по величине фактора разделения

2. по величине индекса производительности

3. по режиму работы (периодический или непрерывный)

4. по способу выгрузки осадка

5. по конструктивным признакам.

Фильтрация – разделение при помощи пористой перегородки, пропускающей жидкость (фильтрат) и задерживающей взвешенные в ней твердые частицы.

Виды:

1. фильтрование с образованием слоя осадка на фильтрующей перегородке

2. сгущение – отделение твердой фазы от жидкой не в виде осадка, а виде высококонцентрированной (сгущенной) суспензии

3. осветление – фильтрование жидкостей с незначительным содержанием твердой фазы.

Получаемы осадки делят на снимаемые и неснимаемые.

Различают кристаллические, аморфные, и коллоидные осадки.

Для полного удаления из осадка маточного раствора – осадки промывают.

Источник неизвестен.