4.10. Пены

это концентрированная эмульсия газа в жидкости или твердом теле. Характерное свойство - ячеистая структура, где пузырьки воздуха разделены тонкими пленками. Если не так, то это просто эмульсия (мутная вода из крана). Для получения пены необходим стабилизатор - пенообразователь, который снижает поверхностное натяжение, адсорбируясь на поверхности. Механизм образования: при выходе пузырька воздуха из жидкости в его пленке формируются два слоя ориентированных молекул ПАВ. Возникают двойные электрические или сольватные слои, обеспечивающие агрегативную устойчивость пены. С увеличением отношения объема пены к объему жидкости, пошедшей на ее образование, форма пузырьков изменяется от сферической до ячеистой или сотообразной, то-есть многогранной.

Пенообразователи: сапонин, желатин, казеин. Пены широко применяются в промышленности. В химической промышленности пены способствуют ускорению реакций за счет большой поверхности контакта взаимодействующих фаз. Применяются как моющие средства. Пены применяются при флотации руд - обогащения руд обработкой в тонкоизмельченном состоянии водой, содержащей масло и эмульгатор. Руда - гидрофобна, пустая порода (силикаты, карбонаты) - гидрофильна. Пенообразователь - сосновое масло. Гидрофильные частицы смачиваются водой и тонут, а гидрофобные всплывают с маслом на поверхность в пене.

Пены применяются для тушения пожаров. Преграждают доступ воздуха.

Пены часто мешают, например, при фильтровании, очистке сточных вод. Для гашения нежелательных пен необходимы пеногасители (которые лучше адсорбируются и вытесняют пенообразователи). Механическое разрушение пен.

5. Методы очистки и разделения

Во многих случаях метод анализа недостаточно чувствителен или недостаточно селективен, поэтому применяют методы разделения и(или) концентрирования определяемых компонентов. Разделение - это процесс, в результате которого компоненты исходной смеси отделяются друг от друга. Концентрирование - это процесс, в результате которого повышается отношение концентраций или количеств микрокомпонентов к концентрации или количеству макрокомпонента. При концентрировании вещества, присутствующие в малом количестве, либо собираются в меньшем объеме (абсолютное концентрирование), либо отделяются от компонента таки образом, что отношение концентрации микрокомпонента к концентрации макрокомпонента повышается (относительное концентрирование).

Эти методы являются составной частью общих методов очистки веществ. Нужное вещество надо выделить из смеси, а затем очистить. Примесью называется тот компонент смеси, которого существенно меньше, чем основного вещества. В основном методы разделения и очистки основаны на переходах вещества между различными фазами, за счёт изменения параметров системы (температура, концентрации) и других воздействий (электролит, адсорбция и т.д.).

Известны методы разделения и концентрирования веществ в одной фазе - электродиализ, диффузионные методы, но большинство методов основаны на их различном распределении между двумя фазами. Сначала фазы приводятся в контакт и через некоторое время устанавливается равновесие между ними, после этого фазы разделяют. Процессы разделения могут быть статическими (одноступенчатыми) или хроматографическими (многоступенчатыми). Классификация по природе процессов:

А) химические и физико-химические

(Экстракция, сорбция, соосаждение, электрохимические методы)

Б) физические методы

(испарение, зонная плавка, направленная кристаллизация).