5.4.1.
КЛАССИФИКАЦИЯ АЭРОЗОЛЕЙ
1. По агрегатному состоянию дисперсной фазы:
туман (Ж/Г);
дым, пыль (Т/Г);
смог (Ж+Т)/Г [Smog] = Smoke (дым) + fog (туман)
2. По дисперсности:
туман (Ж/Г), см;
дым (Т/Г),
пыль Т/Г, d > см.
3. По методам получения:
конденсационные;
диспергационные.
5.4.2.
МЕТОДЫ ПОЛУЧЕНИЯ АЭРОЗОЛЕЙ
Как и другие микрогетерогенные системы, аэрозоли могут быть получены двумя разными путями: из грубо-дисперсных систем (диспергационные методы) и из истинных растворов (конденсационные методы).
КОНДЕНСАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Эти методы связаны с образованием в гомогенной системе новой фазы. Обязательным условием ее образования является наличие пересыщенного пара, конденсация которого и приводит к образованию частиц дисперсной фазы. Объемная конденсация пересыщенного пара может происходить в трех случаях:
при адиабатическом расширении;
при смешении паров и газов, имеющих разные температуры;
при охлаждении газовой смеси.
1. Адиабатическое расширение газа.
Таким путем образуются облака. Теплые массы влажного воздуха поднимаются в более высокие слои атмосферы. Поскольку там атмосферное давление ниже, происходит адиабатическое расширение, сопровождающееся охлаждением воздуха и конденсацией водяного пара. На относительно небольшой высоте образуются кучевые облака, в которых вода находится в виде жидких капель, в верхних же слоях атмосферы, где температура более низкая, возникают перистые облака, содержащие кристаллики льда.
2. Смешение газов и паров, имеющих разные температуры.
Так образуются атмосферные туманы. Чаще всего туман появляется при ясной погоде ночью, когда поверхность Земли, интенсивно отдавая тепло, сильно охлаждается. Теплый влажный воздух соприкасается с охлаждающейся Землей или с холодным воздухом вблизи ее поверхности и в нем образуются капельки жидкости. То же происходит при смешении фронтов теплого и холодного воздуха.
3. Охлаждение газовой смеси, содержащей пар.
Этот случай можно проиллюстрировать на примере чайника, в котором закипела вода. Из носика вырывается водяной пар, который невидим, поскольку не рассеивает свет. Далее водяной пар быстро охлаждается, вода в нем конденсируется, и уже на небольшом расстоянии от носика чайника мы видим молочное облачко - туман, ставший видимым из-за способности рассеивать свет. Аналогичное явление наблюдается, когда мы открываем форточку в морозный день. Более прочный аэрозоль образуется, когда закипевшее на сковородке масло создает в помещении газ (масляный аэрозоль), удалить который можно лишь хорошо проветрив помещение.
Кроме того, конденсационный аэрозоль может образовываться в результате газовых реакций, ведущих к образованию нелетучих продуктов:
• при сгорании топлива образуются дымовые газы, конденсация которых приводит к появлению топочного дыма;
• при сгорании фосфора на воздухе образуется белый дым (
• при взаимодействии газообразных
• окисление металлов на воздухе, происходящее в различных металлургических и химических процессах, сопровождается образованием дымов, состоящих из частиц оксидов металлов.
ДИСПЕРГАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ
Диспергационные аэрозоли образуются при измельчении (распылении) твердых и жидких тел в газовой среде и при переходе порошкообразных веществ во взвешенных состояниях при действии воздушных потоков.
Распыление твердых тел происходит в две стадии: измельчение, а затем распыление. Перевод вещества в состояние аэрозоля должен быть осуществлен в момент применения аэрозоля, так как в отличие от других дисперсных систем - эмульсий, суспензий, аэрозоли нельзя приготовить заранее. В бытовых условиях почти единственным средством получения жидких и порошкообразных аэрозолей является устройство, называемое "аэрозольной упаковкой" или "аэрозольным баллоном". Вещество в нем упаковывается под давлением и распыляется при помощи сжиженных или сжатых газов. Эти устройства будут подробнее рассмотрены ниже.
5.4.3.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АЭРОЗОЛЕЙ
Свойства аэрозолей определяются:
• природой веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды;
• частичной и массовой концентрацией аэрозоля;
• размером частиц и распределением частиц по размерам;