white line white line
Заявки на оборудование просьба присылать в технический отдел на e-mail info@ence.ch, тел. +7 (495) 225 57 86
white line white line

Неоднородные смеси. Общие понятия и определения

Если смеси состоят из различных по агрегатному состоянию компонентов и один или несколько компонентов существуют в дискретном виде, то такие смеси называют неоднородными. Мелкие частицы образуют дисперсную фазу смеси, а среда, в которой эти частицы находятся, образует сплошную или дисперсионную фазу.

  • Суспензию – жидкость, содержащую взвешенные твердые частицы;
  • Эмульсию – жидкость, содержащую распределенные в ней капли другой жидкости, которые не растворяются в первой жидкости;
  • Пену – жидкость, содержащую распределенные в ней пузырьки газа;
  • Пыль - газ, содержащий распределенные в нем твердые частицы, размер которых не превышает 5 мкм;
  • Дым - газ, образующийся при горении и содержащий распределенные в нем твердые частицы, размер которых не превышает 5 мкм;
  • Туман – газ, содержащий распределенные в нем капли жидкости, размером менее 5 мкм.

Пыль, дым и туман относятся к аэрозолям. В эмульсиях и пенах, дисперсная фаза может перейти в сплошную фазу (инверсия).

Полидисперсные системы состоят из частиц, различных по размеру. В монодисперсных системах, частицы близки по размеру. Большинство дисперсных систем имеет тенденцию к укрупнению капель и пузырей посредством их соединения, данный процесс называется коалесценцией. Увеличение крупных частиц путем их слипания, называется коагуляцией.

Для разделения неоднородных смесей на компоненты в химической промышленности используются методы, основанные на разности плотностей компонентов или на задержании одного из компонентов при помощи пористой перегородки, пропускающей только одну фазу, например, жидкость или газ.

Метод, основанный на разности плотностей, называется осаждением или отстаиванием, а метод, который основывает на задержании одной из фаз – фильтрованием. Для разделения взвесей также используется электрическое поле, где основным фактором разделения является взаимодействие мелких капель с электродом.

Свойства дисперсий зависят от концентрации и свойств составляющих ее фаз. Концентрация может выражаться в массовых (ам), объемных (ао) долях, а также в процентах. Если известна плотность дисперсной фазы (рт) и сплошной (рж) фазы, то можно вычислить плотность смеси рс:

ρс = a0 · ρт+(1-a0) · ρж = 1 / (aмт + (1-aм)/ρж) = (ρт · ρж) / (ρт-aм · (ρтж))

Из данного равенства можно найти соотношение между объемной концентрацией и массовой:

a0 = (aм · ρж) / (ρт-aм · (ρтж))

Вязкость суспензии μс, в свою очередь, зависит от вязкости сплошной фазы μж, а также объемной концентрации, размера частиц дисперсной фазы и их формы. Значение μс, которое будет эффективно в конкретном случае, вычисляется опытным путем.

Для выражения содержания жидкости в осадке используется его массовая (ωм) или объемная (ωоб) влажность, равная массе или объему жидкости, который приходится на единицу массы или объема осадка.

Величины ωм и ωоб связаны между собой зависимостью:

wоб = wм · (ρт · (1-ε)) / (ρж · (1-wм))

Насыщенность осадка – это относительный объем пор, который занят жидкостью. Его определяют по формуле:

S = wоб/ε = (wм · ρт · (1-ε)) / ((1-wм) · ρж · ε) = (wм · ρт · (1-ε)) / (ρж · ε)

В процессе разделения суспензий хотя бы малая часть жидкости удерживается в порах осадка при помощи капиллярных сил, и соответствует насыщенности осадка Sсв. Следовательно, эффективность насыщения выражается, как

Sэф = (S-S)св/(1-Sсв)

Когда от суспензии отделяется жидкая фаза, он всегда содержит небольшое количество твердых частиц, что показывает, насколько процесс фильтрации эффективен. Максимальный диаметр данных частиц – самая важная характеристика процесса разделения.

Полезные статьи по фильтрам и системам очистки:

Фильтрование. Процесс фильтрования
Суспензии. Аппараты для разделения суспензий. Осаждение под действием центробежной силы
Материальный баланс процессов осаждения и фильтрации
Способы разделения неоднородных смесей
Процесс и скорость осаждения частиц
Классификация фильтров. Особенности фильтров. Виды и типы фильтров
Осадок. Промывка осадка в фильтрах и в системах очистки
Эмульсии. Расслоение эмульсий
Расчеты и подбор фильтров
Очистка газа. Аппараты мокрой и сухой очистки газа
Установки и фильтры для очистки газа
Волокнистые фильтры
Сравнение фильтров
Промышленные фильтр сепараторы
Ультрафильтрация
Очистка пластовой воды. Очистка воды от пластовых примесей
Методы и способы очистки воды
Электродиализ
Коалесценция. Коалесцирующие фильтры
Коагуляция

Сообщить об ошибке на сайте ENCE GmbH, Switzerland / ENCE gmbH, Schweiz / ЭНЦЕ ГмбХ, Швейцария © ENCE GmbH