диспергирование

ДИСПЕРГИРОВАНИЕ (от лат. dispergo — рассеиваю, рассыпаю)

тонкое измельчение твердого тела или жидкости, в результате которого образуются дисперсные системы: порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли. Д. жидкости в газовой среде наз. распыливанием, в др. жидкости (не смешивающейся с первой) — эмульгированием (см. эмульсии). Уд. работа, затрачиваемая на Д., зависит от когезионных характеристик (см. когезия), особенностей структуры измельчаемого тела и требуемой степени его измельчения, а также поверхностной (межфазной) энергии. Введение в систему ПАВ — диспергаторов, эмульгаторов, понизителей твердости — снижает энергозатраты при Д. и повышает дисперсность измельченной фазы. В промышленности и лаб. практике Д. твердых тел осуществляют с помощью мельниц разл. типов: шаровых, вибрационных, планетарных, дезинтеграторных, струйных и др. (см. измельчение). Для Д. жидкостей применяют след. устройства: гомогенизаторы, в которых жидкая смесь продавливается под высоким давлением (до 35 МПа) через отверстия сечением ок. 10⁻⁴ см² или через узкий кольцевой зазор спец. клапана; коллоидные мельницы, в которых жидкость диспергируется при прохождении через конич. зазор шириной до 25 мкм между статором и ротором, вращающимся с частотой порядка 2∙10⁴ об/мин; смесители инжекционного типа и форсунки, работающие по принципу действия струйного насоса (см. насосы); высокоскоростные мешалки турбинного, пропеллерного и др. типов (см. перемешивание). Кроме того, Д. осуществляют с помощью акустич. и электрич. устройств. К акустич. устройствам относятся, напр., ультразвуковые свистки и сирены для эмульгирования, магнитострикц. преобразователи для получения суспензий, волновые концентраторы (в виде распылительной насадки) для генерирования аэрозолей (см. также ультразвуковые аппараты). Действие ультразвуковых диспергаторов основано на явлении кавитации — образовании в жидкости заполненных газом каверн, или полостей; при их захлопывании возникают ударные волны, приводящие к разрушению твердых тел и эмульгированию жидкости. Работа устройств для электрич. эмульгирования или распыливания основана на сообщении жидкости, точнее поверхности жидкой диспергируемой фазы при ее истечении через спец. сопло либо разбрызгивающее приспособление избытка электрич. зарядов. Отталкивание одноименных зарядов в поверхностном слое приводит к снижению межфазной энергии, или поверхностного натяжения (см. поверхностные явления), что способствует Д. Д. при высоких мех. нагрузках, особенно твердых тел, часто сопровождается физ. и хим. процессами, приводящими к глубоким изменениям состава, структуры и свойств этих тел (см. механохимия). В случае достаточно сильного понижения уд. своб. поверхностной энергии на границе фаз благодаря воздействию ПАВ или повышению энергии теплового движения Д. может происходить самопроизвольно. Такое Д. наблюдается вблизи критич. температуры смешения двух жидкостей, при получении смазочно-охлаждающих жидкостей из эмульсолов, при образовании водных дисперсий некоторых гидрофильных минералов (об условиях самопроизвольного Д. подробно см. дисперсные системы). В зависимости от состава и свойств диспергируемой фазы и дисперсионной среды, а также способа Д. ниж. граница размеров частиц измельченного тела может находиться в пределах от неск. десятков до неск. десятых долей мкм, при самопроизвольном Д. составляет неск. нм. Дисперсный состав измельченных фаз определяют методами дисперсионного анализа. Д. широко применяют в производстве дисперсных материалов для приготовления изделий по порошковой технологии, минер. вяжущих веществ, полимерных материалов, пигментов, красителей, разл. орг. веществ, пищ. продуктов и лек. препаратов, а также для активации веществ в твердом состоянии. Интенсивное Д. горных пород происходит при бурении нефтяных и газовых скважин, абразивном износе деталей машин и механизмов. В прир. условиях Д. сопровождает тектонич. процессы, выветривание горных пород, почвообразование.

^{Лит.: Ребиндер П. А., Поверхностные явления в дисперсных системах. Физико-химическая механика. Избр. труды, М., 1979; Аввакумов Е. Г., Механические методы активации химических процессов, Новосиб., 1979. См. также лит. при статьях дисперсные системы, измельчение.}

_{Л. А. Шиц}