Разделение неоднородных систем

Неоднородные системы и методы их разделения

Неоднородными, или гетерогенными, системами называют системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Любая неоднородная система состоит из дисперсной (внутренней) фазы и дисперсионной среды, или сплошной (внешней) фазы, в которой распределены частицы дисперсной фазы.

В зависимости от физического состояния фаз различают: суспензии, эмульсии, пены, пыли, дымы и туманы.

Суспензии – неоднородные системы, состоящие из жидких и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров твердых частиц (в мкм) суспензии условно разделяются на грубые (более 100), тонкие (0,5 – 100) и мути (0,1 – 0,5).

Переходную область между суспензиями и истинными растворами (гомогенные системы) занимают коллоидными растворы, в которых размеры частиц, находящихся в жидкости, являются средними между размерами молекул и частиц взвесей.

Эмульсии – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающиеся с первой. Величина частиц дисперсной фазы может колебаться в широких пределах. С увеличением концентрации дисперсной фазы появляется возможность обращения (инверсии) фаз. В результате слияния (коалесценции) капель дисперсная фаза становится сплошной.

Пены – системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа. Эти газо-жидкостные системы по своим свойствам близки к эмульсиям.

Пыли и дымы – системы, состоящие из газа и распределенных в нем частиц твердого вещества. Размеры твердых частиц пылей составляют приблизительно 3 – 70 мкм. Дымы получаются в процессах конденсации паров (газов) при переходе их в жидкость или твердое состояние, при этом образуются твердые взвешенные в газе частицы размерами 0,3 – 5 мкм. При образовании дисперсной фазы из частиц жидкости примерно таких же размеров (0,3 – 5 мкм) возникают системы, называемые туманами.

Применяют следующие основные типы разделения: 1) осаждение; 2) фильтрование; 3) центрифугирование; 4) мокрое разделение.

Осаждение представляет собой процесс разделения, при котором взвешенные в жидкости или газе твердые или жидкие частицы отделяются от сплошной фазы под действием силы тяжести, сил инерции (в том числе центробежных) или электростатических сил.

Фильтрование – процесс разделения с помощью пористой перегородки. Оно осуществляется под действием сил давления или центробежных сил и применяется для более тонкого разделения суспензий и пылей, чем путем осаждения.

Центрифугирование – процесс разделения суспензий и эмульсий в поле центробежных сил. Под действием этих сил осаждения сочетается с уплотнением образующегося осадка.

Мокрое разделение – процесс улавливания взвешенных в газе частиц какой – либо жидкостью. Оно происходит под действием сил тяжести.