17.3 Флотація

Флотація – метод розділення гідрофільних та гідрофобних порошків, який ґрунтується на їх вибірковому змочуванні рідинами. Флотація буває двох типів: масляна і пінна. Так, щоб розділити крейду і сажу їх поміщують в склянку з водою, поверх якої налито шар неполярної рідини – масла. Після інтенсивного перемішування гідрофільний порошок (крейда) перейде у воду, а гідрофобний (сажа) – в масло. Якщо порошок недостатньо гідрофобний, його піддають гідрофобізації додаючи в розчин ПАР, які адсорбуються на поверхні часточок. Метод широко застосовується в процесах збагачення руд.

Часто замість масла на поверхні води утворюють шар піни, пропускаючи повітря через водний розчин ПАР. Гідрофобні часточки порошку прилипають до бульбашок повітря і видаляються разом з піною до відстійника.

17.4 Адсорбція в поруватих тілах

Значна кількість сорбентів є пористими тілами. Пористим називають тверде тіло, що містить у своєму скелеті достатню кількість пустот, розміри яких малі порівняно з розмірами тіла. Ці пустоти називають порами незалежно від того, яку форму вони мають. Відносно довгі пори називають капілярами. Пори можуть сполучатися між собою, утворюючи поруватий простір.

Характеристиками поруватих тіл є їх пористість, розміри пор і питома поверхня. Пористість визначають як відношення об’єму пористого простору до загального об’єму твердого тіла, а питому поверхню – як відношення загальної площини пористого простору до об’єму поруватого тіла. За розмірами пор усі пористі сорбенти розрізняються на: мікропористі (розмір пор до 15 нм) і макропористі (розмір пор більше 15 нм). Найбільш висока адсорбційна здатність характерна для мікропористих сорбентів (рис. 17.4).

Рисунок 17.4 – Схема пористого полімерного сорбенту

Сорбцією називають процес поглинання газів і пари пористими сорбентами. Поняття “пара” і “газ” умовно розмежовують, вважаючи, що пара конденсується під час поглинання сорбентом, тоді як газ не зріджується. Сорбція – це багатостадійний процес, першою стадією якого є фізична адсорбція молекул газу на поверхні пористого простору. Для фізичної адсорбції характерна відносно велика швидкість і оборотність. У пористих сорбентах вона закінчується за декілька хвилин. Одночасно з адсорбцією може перебігати інший процес – абсорбція. Абсорбція – поглинання газу скелетом пористого сорбенту з утворенням твердого розчину даного газу. Дифузія газів у твердих тілах відбувається дуже повільно і потребує значного часу для завершення.

Під час сорбції пари спостерігається капілярна конденсація – процес переходу пари в рідину за тисків менших ніж тиск насиченої пари, і заповнення пор рідиною. Залежно від природи сорбенту і пари можливі два випадки під час контакту рідини і матеріалу сорбенту: рідина змочує стінки капіляру (увігнутий меніск); рідина не змочує стінки капіляру (випуклий меніск). Капілярна конденсація в пористих сорбентах відбувається у випадках, коли рідина, що конденсується, змочує стінки капілярів, над якими конденсується пара. Спочатку конденсується адсорбційний шар, а потім рідина заповнює всю пору.

Сорбція газів знайшла практичне значення в процесі рекуперації – вилучення пари летких розчинників з їх суміші з повітрям або іншими газами. Рекуперацію здійснюють шляхом поглинання пари пористими сорбентами під час капілярної конденсації, і видалення рідини, що утворилася, з сорбентів за підвищених температур. Так здійснюють рекуперацію пари етанолу з газоподібних відходів бродильних чанів.

Лекція № 18. Фізико-хімічні властивості дисперсних систем

План лекції

1. Класифікація дисперсних систем. Ліофобні та ліофільні золі.

2. Методи одержання дисперсних систем.

3. Методи очистки золів. Діаліз, електродіаліз, ультрафільтрація.

4. Молекулярно-кінетичні властивості золів.

5. Оптичні властивості дисперсних систем.

Рекомендована література: [1]С.101-107, [2]С.84-88, 96-103,[3]С.496-505, 525-528,[4]С.121-130,[5]С.57-58.