Emulsion ominaisuudet ja ominaisuudet, tyypit, vastaanottaminen ja tuhoaminen

Emulsion ominaisuudet ja ominaisuudet, tyypit, vastaanottaminen, ja tuho.

Emulsio on dispersiojärjestelmä, ts. useiden vaiheiden seos (elimet), ei kykene liukenemaan toisiinsa tai olemaan vuorovaikutuksessa kemiallisten prosessien tasolla, ja siten pysyvät hienojen pisaroiden muodossa.

Emulsio

Emulsioiden ominaisuudet ja ominaisuudet

Emulsiotyypit

Tapoja ja menetelmiä emulsioiden valmistamiseksi: tiivistyminen ja epätoivo

Menetelmät ja tapoja tuhota emulsioita

Emulsioiden käyttö


Emulsio:

Emulsio, joka latinasta käännettynä tarkoittaa “maito”, “maito” - seos, joka käsittää kahta tai useampaa nestettä, jotka eivät sekoita toistensa kanssa.

Jos ilmaistaan ​​tieteellisellä kielellä, the emulsio on dispersiojärjestelmä, ts. useiden vaiheiden seos (elimet), ei pysty liukenemaan toisiinsa tai olemaan vuorovaikutuksessa kemiallinen prosessit, ja siten pysyvät hienojen pisaroiden muodossa. Klassisessa kaksivaiheisessa emulsiot ovat dispergoituneita:

- vaihe - tietyn nestemäisen aineen pienimmät hiukkaset;

ympäristö - neste, jossa faasi jakautuu tasaisesti.

Yleensä seos on vesi- ja ainepohjaisten molekyylien yhdiste, jolla on heikko napaisuus (lipidit, hiilihydraatit). Niin, silmiinpistävä klassinen esimerkki emulsiosta on maito - seos vettä ja maitorasvaa, joka on jakautunut tasaisesti siihen.

Sekoitukset ovat enimmäkseen hajautettuja järjestelmiä, jotka ovat luonteeltaan huonoja, koska pisaroiden koko, edustavat vaihetta, vaihtelee 1 että 50 mikrometriä. Jos niiden pitoisuus on pieni - se puhuu rakentamattomasta luonteesta, korkea - selkeän jäsennellyn järjestelmän saatavuus.

Emulsioiden ominaisuudet ja ominaisuudet:

Pitoisuuden ja dispersion lisäksi, toinen emulsion keskeinen ominaisuus on sen stabiilisuus ajan myötä, ja aggregaatin stabiilisuus ja emulgointiaineiden läsnäolo. Kaikkien näiden tekijöiden avulla voimme arvioida sen lopulliset ominaisuudet.

Emulsion dispersio:

Dispersiomulsio mitattuna faasien hiukkaskoolla, ilmaistaan ​​mikrometreinä ja on yleensä histogrammin muodossa.

Emulsion vakaus ajan myötä:

Tämä parametri vakaus ajassa - voidaan ilmaista kahdessa muodossa:

nopeus, jolla emulsio delaminoituu. Seosta jätetään tietyksi ajaksi kahden eri kerroksen syntymisen jälkeen, mittaa snabpolimer-vaiheen korkeus tai tilavuus;

- aika “elää” yksittäisiä tippoja. Käytetään havainnointimenetelmää mikroskoopilla, missä snabpolimer-nestepisara asetetaan reunakomponentteihin, ja sitten kirjaa niiden yhdistämiseen tarvittava aika.

Käytännössä, käyttivät eniten ensimmäistä menetelmää halvempana ja yksinkertaisempana.

Emulsion konsentraatio:

Pitoisuus on yksi tärkeimmistä parametreista, jotka määrittävät emulsion lopulliset ominaisuudet, minkä perusteella seosten edelleen luokittelu. Asianmukaisesti, emulsiot voivat olla:

- laimennettu;

keskitetty;

- erittäin keskittynyt.

Emulsion aggregaattinen stabiilisuus:

Emulsion aggregaattinen stabiilisuus - toinen ominaisuus, joka osoittaa kyvyn säästää dispergointivaiheen käsittävien primaaripisarakokojen aikavälillä. Vastaavasti emulsioita on kolme tyyppiä:

- sähköstaattinen emulsio. Vastaava kenttä muodostuu emulsiota muodostavien pisaroiden ympärille, tuloksena on energiaeste, joka estää hiukkasia pääsemästä lähelle hetkeä, jolloin vetovoima ylittää sähköstaattisen karkotuksen;

- adsorptio-solvaattiemulsio. Väliaineen ja vaiheen rajalla syntyvä pintajännitys pienenee emulgointiaineiden ansiosta, jotka adsorboituvat pinta pisaroita, mikä tekee seoksesta vakaamman;

- rakenteellinen-mekaaninen emulsio. Tässä tapauksessa, emulgointimolekyylit muodostavat liukenemattomien tippojen pinnalle melko tiheän kerroksen, joka estää niitä sulautumasta ympäristöön viskositeetin ja elastisuuden lisääntymisen vuoksi.

Usein yksi näistä tyypeistä on tärkein ja lopullinen toissijainen.

Emulgointiaineiden läsnäolo:

Kestävyys riippuu myös emulgointiaineen valinnasta, jonka päätehtävänä on vähentää tai minimoida energiaajoka on läsnä ympäristön ja vaiheiden rajapinnassa, ja kuinka tiheästi peitetty pinta emulsioemulgaattoreista.

Emulgointiaineet - aineet, jotka varmistavat emulsioiden muodostumisen sekoittumattomista nesteistä. Niiden läsnäolo on välttämätöntä väkevöityjen seosten kestävyyden kannalta. Ne voivat olla:

- epäorgaaniset elektrolyytit;

kolloidiset pinta-aktiiviset aineet;

suurmolekyyliset aineet;

- hienojakoiset liukenemattomat jauheet.

Emulsiotyypit:

Tyyppiseosten pääerottelulle on tunnusomaista tällainen parametri, dispergoidun vaiheen ja väliaineen napaisuus. Tämä:

- suora (“öljy-vesi”) ensimmäisen tyyppinen emulsio, missä ei-polaarinen massa (yleensä lipidi) jakautuu veteen;

- käänteinen (“vesi-öljy”) emulsiot, tyypin II, missä vesi on vaihe, levitetään ei-polaarisessa ympäristössä (öljy).

Kun määritetään emulsioiden tyyppi käyttämällä Bancroft-sääntöä - dispersioväliaine on emulsion nestemäinen osa, joka liuottaa paremmin emulgointiaineen tai paremmin kostuttaa, jos se on jauhe. kuitenkin, on poikkeus - se on 100% sääntö toimii vain siinä tapauksessa, että yhdisteessä on enintään kaksi komponenttia.

Muissa tilanteissa, kokeellisten menetelmien käyttö emulsion tyypin määrittämiseksi:

1. Laimennus. Tippa emulsiota sijoitetaan vesisäiliöön: ellei sitä ole jakautunut injektiopulloon, siinä sanotaan tyyppi “vesi-öljy”.
2. Hydrofobisten pintojen kostutus. Kun kirjoitat tippa emulsiota parafiinivahalevylle “vesi-öljy” pisara alkaa levitä.
3. Jatkuvan vaiheen määritelmä. Pudotuksen vieressä kiteet ovat vesiliukoisia väriaineita ja yhdistävät aineen seoksen läsnä ollessa “öljy-vesi” se ei ole tahraantunut. Vahvistaa toistuvan kokemuksen tulokset rasvaliukoisilla väriaineilla.
4. Sähkönjohtavuuden mittaus. Seos asetettiin elektrodeihin ja neonlamppu syttyy, jos jälkimmäinen, se tarkoittaa, että emulsiotyyppi on “öljy-vesi”, koska vedellä on suurempi johtavuus kuin öljy.

Myös kaavat on jaettu:

- jäätyä - itsenäisesti muodostetut ja sietävät lämpövaikutuksia. Yleensä niin sanotut kriittiset emulsiot, kohdattu korkeilla paikoilla (kriittinen) dispergoidun faasin sekoitetun nesteen lämpötilat;

- lyofobinen - muodostuu hajoamalla kiinteät hiukkaset pienemmiksi komponenteiksi (emulgoiva) mekaanisen vaikutuksen alaisena, akustinen tai sähköinen kondensaation seurauksena liuoksissa ja seoksissa, joissa on paljon kyllästyksiä.

Lyofobisten emulsioiden erottava piirre on lämmönkestävyyden vastustuskyvyn puute ja mahdollisuus pitkään olemassaoloon yksinomaan emulgointiaineiden läsnä ollessa.

Tapoja ja menetelmiä emulsioiden valmistamiseksi:

Mikä tahansa seos, joka sisältää kaksi sekoittumatonta nestettä, on tilassa, joka kestää termodynaamisia voimia, mutta vain siihen asti, kunnes molemmat ovat kiinteitä kerroksia: kevyempi yläosa ja painavampi alaosassa. Sillä hetkellä, kun yksi näistä kerroksista alkaa pirstoutua, lisääntynyt rajapintakerros, joka koostuu kahden nesteen seoksesta, mikä johtaa termodynaamisen stabiilisuuden heikkenemiseen. Siten enemmän energiaa käytetään emulsion saamiseen (sekoittamalla kerroksia), vähemmän vakaana siitä tulee. Viimeisen parametrin korottamiseksi ja kaikissa seoksissa läsnä olevien emulgointiaineiden käytöstä paitsi itsenäisesti muodostetuista. Näin ollen, melkein mikä tahansa emulsio on kolmikomponenttinen nestettä, joista yhtä edustaa pisarat.

Kutakin emulsiota varten pisaroiden on oltava tietyn kokoisia, ja niiden valmistus tapahtuu kahdella tavalla:

- tiivistyminen, kun pisarat kasvavat pienestä koosta sopivaksi;

- disperatsioni suurten tippojen murskaaminen pieniksi.

Kondensointimenetelmät ja menetelmät emulsioiden tuottamiseksi:

Kondenssivesi höyrystä. Nesteen höyry, josta tulee dispersiovaihe, ruiskutetaan tulevan dispersioväliaineen toisen muodon pinnan alle. Tuloksena, höyry kyllästyy toisen nesteen molekyyleillä ja halutun kokoisen kondensaation muodossa stabiloituu eniten ympäristössä emulgointiaineen avulla.

Höyryn syöttöpaineesta riippuen, ja poistosuuttimen koko (halkaisija) valitusta stabilointiaineesta ja voi vastaanottaa tippoja 1 että 20 mikrometriä.

Liuottimen vaihto. Tulevan emulsion faasiksi valittu aine liuotetaan tiettyyn liuottimeen (“hyvä”), jonka avulla voidaan saada totta ratkaisu. Kun yrität lisätä seokseen muuta liuotinta, joka ei ole vuorovaikutuksessa ensimmäisen kanssa, ja pilata sitä, saat päinvastoin vaikutus - aiemmin liuennut aine tulee jälleen olemaan “menossa” pisaroissa.

Disperatsionitavat ja -menetelmät emulsioiden tuottamiseksi:

Mekaaninen menetelmä. Onko suora vaikutus valittuun nesteeseen tasaista sekoittamista varten murskaamalla suuremmat hiukkaset pienemmiksi. Tämä voi olla klassinen sekoitus, voimakas ravistelu, homogenointi ja niin edelleen.

Ravistaminen ei yleensä vaadi erikoislaitteita, käytetään pienien määrien saamiseksi ja suoritetaan manuaalisesti: astia tai injektiopullo otetaan käteen ja ravistetaan voimakkaasti (esimerkiksi, kemiallisiin kokeisiin). Sekoittaminen ja sallittu myös suuria määriä seoksia (teollisuudessa), joten jotkut heistä käyttävät erityisiä laitteet ja mekanismit. Homogenointi on täydellinen tekninen prosessi, joka vaatii erityistä laitteet. Tässä emulgointi suoritetaan johtamalla sekoitetut nesteet pienien aukkojen läpi korkeassa paineessa.

Ultraäänen käyttö. Tekniikka koostuu korkean taajuuden seoksen altistamisesta (20-50 kHz), siksi, tarkoittaa erikoistuneiden laitteiden läsnäoloa.

Sähkötekniikat. Monimutkainen, mutta yleisimmin käytetty menetelmä, on useita etuja. Kun sitä käytetään, murskattu aine asetetaan erityiseen astiaan, jota kruunaa kapillaarisuppilo. Jälkimmäinen on kytketty virtalähteeseen (positiivinen varaus). Säiliö on maadoitettava käyttäen pyöreän pohjan pullossa olevia tiloja, missä on maadoitettu elektrodi. Pullo asetetaan nesteeseen, jota tulevaisuudessa emulsio dispergoidaan väliaineeksi, ja seos muodostetaan kraatterista virtaavien liitospisaroiden menetelmällä, sähkövirran vaikutuksesta.

Tässä menetelmässä hiukkasten kokoa säätelee suppilon ja nesteen välisen raon koko ja jännite, ja voi tavoittaa 1-10 mikrometriä. Parantaa vakautta emulsio voi tuoda emulgointiaineen, mutta tarvitaan suuria määriä. Tämä on menetelmän tärkein etu on mahdollisuus saada verrattain stabiileja molempien tyyppisiä emulsioita, joilla on suuri monidispersisuus. Puutteiden joukossa jaetaan mahdottomuus lisätä emulgointiainetta seokseen liian viskoosiksi.

Spontaani emulgointi. Onko sellaisten seosten muodostuminen, jotka eivät vaadi energiakustannuksia, tulossa ulkopuolelta, esimerkiksi, kahden aineen kosketuksessa kriittisen lämpötilan vyöhykkeellä.

Menetelmät emulsion rikkomiseksi:

Demuloitavuus on yhtä tärkeä prosessi kuin emulsion luominen. Saatujen seosten tuhoaminen saavutetaan kahdella menetelmällä: kerrostunut (sedimentaatio) ja yhdistyminen.

Kerrostunut (sedimentaatio):

Todellisissa emulsioissa lopullinen, täydellistä tuhoa ei tapahdu, ja luo kaksi erillistä emulsiota, ja yhdessä dispergoidun faasin pitoisuus on suuri ja toisessa pieni. Suuremmat pisarat ja raskas vaihe uppoavat pohjaan helpommin (järkyttävää). Jotta tämä prosessi etenisi nopeammin, yritykset käyttävät sentrifugia.

Yhdistyminen:

Yhdistyminen on prosessi, jossa seos erotetaan erilliseksi puhtaaksi nesteeksi. Erottaminen tapahtuu kahdessa vaiheessa:

1. flokkulointi - prosessi, jossa aine on vaihe, muuttuu löysäksi, puuvillahiukkasia, liukenee helposti myös heikossa emulsion sekoituksessa;
2. suoraan erottelu muodostuu ensimmäisessä vaiheessa, hiukkasia suurina tippoina, helposti jaettavissa erillisessä aineessa. Täten tuhota tuloksena olevat aggregaatit ja emulsiot palata alkuperäiseen tilaan on melkein mahdotonta, se vaatii erittäin intensiivistä sekoittamista.

Menetelmät emulsion rikkomiseksi:

Emulsioiden tuhoamiseen on useita tekniikoita, mitä niitä voidaan käyttää sekä erikseen että yhdessä.

Kemiallinen tuhoaminen:

On olemassa kaksi tapaa:

- esteiden poistaminen, eräänlainen kalvo seoksen kerrosten välillä, joka estää niitä sekoittumasta. Erityisten kemiallinen aineet mahdollistavat tämän suojan neutraloinnin, kirjaimellisesti liukenevat kalvon esteet;

- emulsion hoito. Käänteisemulsioon sijoitettujen aineiden käyttö, emulgointiaine neutraloi jälkimmäisen vaikutuksen.

Lämpöhäviö:

Kahdella vastakkaisella tavalla:

- kuume - on saatettava emulsio korkealle kriittiselle lämpötilalle (jokainen sekoitus on oma) ja myöhempi laskeutuminen. Menetelmä perustuu siihen, että tiettyjen aineiden kemiallinen reaktio lisääntyy, mikä vaikuttaa seoksen viskositeettiin ja estokerroksen koostumukseen;

- jos lämpötila - tässä tapauksessa jäädyttämällä emulsion vesiosa muuttuu kiteiksi, ja öljy - puristettu. Jos halutut nesteet sisältävät suolaa, he myös voivat muuttua kiteiksi, jotka, yhdessä veden kanssa, “repiä” suojaava elokuva, mikä ei salli pääkomponenttien sekoittamista.

Laskeutuminen fyysisen voiman avulla:

Perustuu painovoiman ja keskipakovoiman vaikutukseen:

- laskeutusseos, joka koostuu suurista, karkea öljyfaasi sijoitetaan erityiseen sedimentointisäiliöihin on vähintään 1 tunnin, enemmän hienoja ja pehmeitä hiukkasia jää suspensioon;

- sentrifugien käyttö - komponenttien nopeaa pyörimistä suuremmalla vakavuudella, siirtynyt (hylättiin) reuna-alueelle, kun taas kevyemmät komponentit ovat keskittyneet keskelle. Tekniikka on yleisempää, koska se antaa mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa suurten emulsiomäärien kanssa lyhyeksi ajaksi - tulos saavutetaan muutamassa minuutissa.

Sähkömenetelmät:

Nämä menetelmät ovat tehokkaita vain kahden tyyppisille emulsioille:

- jotka sisältävät varautuneita hiukkasia;

- sähköisesti neutraali, mutta pystyy hankkimaan ylimääräisen dipolimomentin, joka indusoituu sähkökentässä.

Tämä menetelmä edellyttää erikoistuneiden laitteiden saatavuutta ja käyttöä, niin harvoin käytetty.

Emulsioiden käyttö:

Emulsio on melko monimutkainen kemiallinen yhdiste, mutta sitä on löydetty sovelluksesta lähes kaikilla nykyaikaisilla teollisuudenaloilla. Ennen kaikkea, se on ruokaa - majoneesia, erilaisia ​​kastikkeita, voita, ja kosmetiikka - shampoot, tuotteet meikin poistamiseen ja ihonhoitoon - kaikenlaiset emulsiot. Oleellinen emulsio auto- ja rakennusalalla - moottoriöljy, jäähdytys- ja jarrunesteet, liimat ja bitumimateriaalit. Huomionarvoinen on myös apteekki - monet lääkkeet, jotka on suunniteltu parantamaan terveyttä ja pelastamaan ihmishenkiä, ovat emulsioita ja mitä useimmat ihmiset eivät edes ajattele.

Huomautus: © Kuva //www.pexels.com, //pixabay.com