ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принятые обозначения из "Физико-химические основы технологии дисперсных состем и материалов" Настоящая монография посвящена концентрированным дисперсным системам, содержащим твердые фазы в жидкой и газовой дисперсионных средах — наиболее распространенным и перспективным объектам современной технологии дисперсных систем. Дано обоснование путей повышения эффективности процессов, связанных с получением, переработкой и применением таких систем, а также созданием на их основе дисперсных материалов с заданными свойствами. [c.5] В отличие от традиционного подхода к изучению поверхностных явлений и свойств дисперсных систем преимущественно в стационарных, равновесных условиях, в книге реализован новый подход к рассмотрению таких систем в динамических неравновесных условиях, которые в наибольшей степени соответствуют условиям гетерогенных технологических процессов. [c.5] Большое внимание уделено закономерностям достижения максимальной текучести концентрированных дисперсных систем в динамических условиях и обоснованию методов регулирования их структурнореологических свойств. Возможность снижения вязкости и соответствующего повышения текучести (до 9—И десятичных порядков) в результате объемного и изотропного разрушения самопроизвольно возникающих в таких дисперсных системах пространственных структур открывает путь для решения трех важнейших задач современной технологии дисперсных систем интенсификации гетерогенных процессов, снижения энергоемкости, получения высоконаполненных твердой фазой дисперсных материалов с заданными свойствами. [c.5] Автор заранее благодарен за возможные критические замечания и пожелания, которые будут учтены в дальнейшей работе. [c.6] Дисперсные системы находят разнообразное применение во многих отраслях промышленности (химической, нефтехимической, горнодобывающей, обогатительной, металлургической, в промышленности строительных материалов и др.) и в сельском хозяйстве. Широко распространены дисперсные системы и в природе это грунты и почвы, донные отложения рек, озер и др. [c.7] Важное значение дисперсных систем определяется также тем, что многие из них служат основой для получения большинства дисперсных материалов. К числу таких материалов относятся, например, абразивные материалы, сорбенты и катализаторы, цементные и асфальтовые бетоны, бумага, картон и искусственные кожи, лаки и краски, наполненные полимерные материалы, керамика и металлокерамика, материалы на основе графита, в том числе электродные материалы. [c.7] Исключительное многообразие дисперсных систем, их важное прикладное значение предопределяют необходимость изучения их свойств и разработки методов физико-химического управления свойствами на разных стадиях технологических процессов получения и переработки дисперсных систем. [c.7] Есть все основания утверждать, что физикохимия дисперсных систем является научной основой технологических процессов, протекающих в гетерогенных системах, в том числе процессов создания разнообразных материалов. Эта идея впервые была высказана акад. П. А. Ребиндером [1], внесшим существенный вклад в развитие физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений и показавшим, насколько плодотворно использование достижений в этой области науки для решения прикладных задач в технике и технологии в бурении горных пород и обогащении руд, в пищевой промышленности, печатном деле, технологии строительных материалов и др. [c.7] Рассмотрению свойств дисперсных систем, закономерностей их образования, условий существования и изменения под действием различных факторов посвящены многие специальные монографии и курсы коллоидной химии, из которых необходимо выделить фундаментальные труды [2—14]. Эти труды внесли крупный вклад в разработку современных представлений о дисперсном состоянии вещества, в учение о термодинамике поверхностных и электроповерхностных явлений, механизме адсорбции, свойствах граничных межфазных слоев и т. д. [c.7] Естественно, что для получения и переработки дисперсных систем и материалов разработаны специфичные для каждого материала технологические методы, достаточно подробно изучены структура и свойства, а также определены факторы, обусловливающие эти свойства. Анализ различных технологических методов получения и переработки дисперсных систем и материалов показывает, что естественный путь развития технологии базируется, главным образом, на традиционных приемах и методах, которые в пределах каждой конкретной области усовершенствовались в основном эмпирическим или, в лучшем случае, полуэмпирическим путем. [c.8] Технологический процесс обычно рассматривается как совокупность последовательно осуществляемых операций, часто резко различающихся друг от друга по внешним признакам (например, фракционирование, дозирование, смешение компонентов, формирование изделий, отверждение при получении дисперсных материалов). Такой пооперационный подход вполне оправдан и естествен, поскольку при разработке технических методов исходят, главным образом, из требований к свойствам промежуточного или готового продукта. Сущность физико-химических закономерностей процесса как в пределах каждой операции, так и в целом зачастую остается неясной. Между тем эффективное регулирование хода технологического процесса, его оптимизация невозможна без знания кинетики явлений, сопутствующих формированию дисперсных материалов. [c.8] Необходимость нового подхода к разработке технологии дисперсных систем и материалов с учетом кинетических закономерностей физико-химических явлений и процессов в дисперсных системах особенно выявилась в последние годы именно потому, что традиционный зачастую эмпирический подход к решению проблем технологии в значительной степени исчерпал себя. Возможность кардинального усовершенствования технологии дисперсных систем и материалов, создания интенсивных технологических процессов вытекает из самой природы дисперсных систем. [c.8] Речь идет о регулировании поверхностной энергии (а значит, и энергии взаимодействия дисперсных фаз), в частности, с помощью поверхностно-активных веществ различной химической природы и строения, а также электролитов. Для изыскания методов регулирования существенное значение приобретает установление закономерностей влияния на свойства дисперсных систем химических факторов в сочетании с одновременным воздействием механических (вибрационных), ультразвуковых, электрических и других полей. Это объясняется тем, что большинство реальных химико-технологических процессов осуществляется в динамических условиях. Поэтому решение проблемы управления технологическими процессами с участием дисперсных систем требует анализа поверхностных явлений и прежде всего контактных взаимодействий между дисперсными фазами, а значит, процессов образования и разрушения дисперсных структур в условиях динамических воздействий на системы. Специфика нового подхода к проблемам технологии дисперсных систем и материалов состоит в следующем. Реализация высоких значений дисперсности и концентрации твердых фаз в жидкой и газовой средах как весьма эффективного пути интенсификации гетерогенных процессов и повышения качества дисперсных материалов связана с необходимостью разрешения коренного противоречия современной технологии. Суть этого противоречия заключается в том, что по мере увеличения дисперсности и концентрации твердых фаз (и именно вследствие этого) резко возрастают вязкость и прочность структур, самопроизвольно возникающих в дисперсных системах. [c.9] Именно эта проблема как основа решения главных сформулированных выше задач технологии составляет содержание рассматриваемых ниже вопросов теории и примеров реализации вытекающих из нее путей и методов управления структурнореологическими свойствами концентрированных дисперсных систем. [c.10] Ранее автором было обосновано представление об оптимальном (с технологической точки зрения) динамическом состоянии дисперсных систем, создаваемом внешними, преимущественно вибрационными, воздействиями. [c.10] Анализ совокупности поверхностных явлений в динамических условиях существенно важен для развития физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений и вместе с тем имеет важное практическое следствие, так как эти явления отвечают реальным условиям проведения химико-технологических процессов в дисперсных системах, в том числе процессов получения разнообразных дисперсных материалов. [c.10] В литературе, посвященной проблемам технологии дисперсных систем и материалов, обычно отсутствует физико-химический анализ явлений на межфазных границах, сопутствующих технологическим процессам их получения, переработки и применения. Необходимость рассмотрения технологических проблем с позиций физикохимии дисперсных систем и поверхностных явлений обосновывалась автором и ранее (см. монографию Высококонцентрированные дисперсные системы . М., Химия , 1980 Физико-химические основы интенсификации технологических процессов в дисперсных системах . М., Знание , 1980 и др.). Однако в обобщенной форме с обоснованием единого физико-химического подхода к решению технологических проблем дисперсные системы и материалы не рассматривались. Автором накоплен значительный опыт реализации принципов и методов регулирования текучести и структурно-реологических свойств дисперсных систем в различных технологических процессах и производствах, в том числе при получении синтетических моющих средств, при гранулировании гигроскопичных порошков, в процессах, осуществляемых в кипящем слое в производстве строительных материалов, станкостроительной и инструментальной промышленности, горнодобывающей промышленности и цветной гидрометаллургии, в процессах жидкофазной гидрогенизации угля и трубопроводном транспорте высококонцентрированных суспензий, в пищевой и целлюлозно-бумажной промышленности. При всем различии и разнообразии указанных дисперсных систем в основе разработанных методов регулирования их свойств лежит физико-химическое управление поверхностными явлениями на межфазных границах в сочетании с механическими воздействиями. [c.10] Вернуться к основной статье