Эмульсия жіктемесі

Жұмыс түрі: Іс-тәжірибеден есеп беру
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 12 бет
Таңдаулыға:

Реферат

Эмульсиялар

Орындаған:
Қабылдаған:

Қарағанды
2018-2019 оқу жылы

Жоспар:
Кіріспе
Негізгі бөлім
Эмульсияларды алу әдістері
Эмульсияның негізгі сипаттамалары
Эмульгатор түрлері
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Эмульсия - бір-бірімен өзара сұйылтылған сұйықтықтардан тұратын, микрогетерогенді жүйе, тамшылар түрінде бір-біріне таратылады.
Тамшылары түрінде тоқтатылған сұйықтық дисперсті фаза деп аталады.
Дисперстік фаза бөлінетін сұйықтық дисперсиялық орта деп аталады. Қалыпты түрде эмульсиялар Ж1Ж2 түрінде анықталады, мұнда алымдағы фазаның (сұйық 1) агрегатты жағдайы, сондай-ақ бөлгіштегі сұйықтықтың (сұйық 2) агрегаттық жағдайы көрсетіледі.

Эмульсия жіктемесі
Эмульсиялар әдетте екі өлшем бойынша жіктеледі:
1) дисперстік фазаның концентрациясына сәйкес (Сd): сұйылтылған (об); шоғырландырылған (об); жоғары концентрацияланған (желатинді) (Cd 74% об).
2) дисперстік фазаның және дисперсия ортасының полярлығы бойынша: I типті эмульсия (тікелей) - M В; II типті эмульсия (кері) - В M.
Кез келген поляр сұйықты әдетте В - су және полярлы еместі М - май әріптерімен белгіленеді.
Бірінші типтегі эмульсияларда полярлы емес сұйық тамшылары (майлар) полярлыда (суда) таралған. Бірінші типтегі эмульсияларда дисперсиялық орта поляр емес.

Негізгі бөлім
Эмульсияларды алу әдістері

Екі араласпайтын сұйықтықтың жүйесі термодинамикалық тұрақты күйде болады, ол екі үздіксіз қабаттан тұрады: жоғарғы (жеңіл сұйықтық) және төменгі (ауыр сұйықтық). Эмульсия алу үшін үздіксіз қабаттардың бірін бастағаннан кейін, фазааралық беті артады, демек, еркін беттік энергия термодинамикалық тұрақсыз болады. Эмульсияны қалыптастыруға неғұрлым көп энергия жұмсалатын болса, соғұрлым тұрақсыз болады. Эмульсиямен салыстырмалы тұрақтылықты қамтамасыз ету үшін арнайы заттар - эмульгаторлар деп аталатын тұрақтандырғыштарды қолданыңыз. Іс жүзінде барлық эмульсиялар (кейбіреулерін қоспағанда, өздігінен құралған) эмульгаторлар қатысуымен ғана алынады.
Эмульсиялар полярлы сұйықтықтан, полярлы емес сұйықтықтан және эмульгатордан тұратын кемінде үш компонентті жүйе болып табылады. Бұл жағдайда сұйықтықтардың бірі тамшылар түрінде болады. Қажетті өлшемдердің тамшылары екі түрлі жолмен алынуы мүмкін: конденсация әдісімен оларды тамшылардың шағын орталықтарынан өсіріп, диспергационды, үлкен тамшыларды ұсақтау. Лабораториялық және өндірістік тәжірибеде кең таралған - диспергационды әдістер.

Конденсационды әдістер
Будан конденсация. Бір сұйықтық буы (дисперсті фаза) басқа сұйықтықтың бетіне (дисперсиялық орта) енгізіледі. Осындай жағдайда булар стерилденген болады және шамамен 1 мкм-ден тұратын тамшылар түрінде конденсацияланады. Бұл тамшылар тиісті эмульгатор бар сұйықтықта тұрақтандырылған.
Құрылатын тамшылардың мөлшеріне инъекциялық булардың қысымы, кіріс саңылауының диаметрі, эмульгатор айтарлықтай әсер етеді. Бұл әдіс 20 мкм дейінгі мөлшердегі тамшыларды алуға оңай.
Эмульсиялар сонымен бірге конденсация әдісімен алынған монодисперсті аэрозольді пайдалана отырып алынуы мүмкін. Бұл әрекетті орындау үшін кішігірім (≈10-6 см өлшемді) бөлшектер бірнеше сәтке асып кететін буға енгізіледі және тамшылар қалыптастыратын орталықтардың біраз уақытқа өсуіне мүмкіндік береді. Нәтижесінде, дисперсиялық ортаға көшу арқылы іс жүзінде монодисперсті тұман пайда болады, осыдан монодисперстелген эмульсия алынады.
Еріткішті ауыстыру. Болашақта эмульсиялық тамшылар түрінде болуы керек зат, шынайы ерітіндіні қалыптастыру арқылы жақсы еріткіште ерітіледі. Егер басқа ерітіндіні алғашқы ерітіндіге бірінші қосса, онда ерітінді эмульсияны құрайтын тамшыларға біріктіріледі. Мысалы, бензол үшін этанол бензол молекулалар түрінде болатын жақсы еріткіш болып табылады. Осы ерітіндіге су қосылған кезде су-алкогольді дисперсия ортасында бензол тамшылары пайда болады - бірінші түрдегі эмульсия пайда болады. Бұл үрдіс визуалды түрде оңай байқалады - мөлдір жүйе ластанып кетеді, өйткені бензолдың тамшылары бензолдың молекулаларынан айырмашылығы, шашырау және жарықты бейнелейді.

Диспергационды әдістер
Бұл әдістер екі араласпайтын сұйық қабаттан тұратын ірі дисперсті жүйенің үзіндісіне негізделген. Дөрекі дисперсті жүйеде жасалатын жұмыстардың түріне байланысты дисперсиялық әдістерді үш топқа бөлуге болады.
Механикалық дисперсия. Дисперсия үшін қажетті механикалық жұмыс шайқалуға, араластыруға, гомогендеуге, қатты сұйықтықтарды қысу үшін азаяды, олардың біреуінде эмульгатор бар.
1. Үзіліссіз үрлеу әдісі (диаметрі 50-100 микроннан төмен тамшылары)
Эмульсияның қалыптасуы екі сұйықтық құйылған түтіктің қатты шайқалғанынан көрсету оңай.
Бригс (1920) соғу арасындағы тұрақты интревалдармен үзілісті шайқау үзіліссіз шайқауға қарағанда әлдеқайда тиімді екенін анықтады. Мысалы, натрий олеатының 1% ерітіндісінде 60% бензол эмульсиясын дайындау үшін үздіксіз шайқау 7 минуттай қажет болады (осы уақыт ішінде механикалық құрылғы 3,000 итермелейді). Осындай эмульсияны арасындағы аралықтар 20-30 секунд болса, 2 минут бойы 5 рет қолмен шайқау арқылы дайындауға болады. Әрбір итеру кезінде екі сұйықтық арасындағы қатты бет толқынды және деформацияланады. Алғашында бұл толқындық саусақ тәрізді процестердің формасын алады, содан кейін олар кішкене тамшыларға ұшырайды. Бұл процесс шамамен 5 секундқа созылады. Егер сіз шайқау арасындағы аралықты көбейтсеңіз, бұл үдерісті жылдамдатуға болады. Қолмен шайқағанда, тамшылар 50-100 мкм болатын шардың пішіні мен мөлшеріне ие болады.
2. Араластырғышты қолдану
Өнеркәсіп түрлі конструкциялардың араластырғыштарын шығарады: пропеллер және турбиналық типті араластырғыштар, коллоидтық диірмендер, гомогенизаторлар.
Гомогенизаторлар сұйықтықтың дисперсиясы жоғары қысымда кішкене тесіктер арқылы өту арқылы қол жеткізілетін құрылғылар болып табылады. Бұл құрылғылар сүтті гомогенизациялау үшін кеңінен қолданылады, оның барысында сүт тамшыларының орташа диаметрі 0,2 мкм-ге дейін төмендейді, және мұндай сүт қондырылмайды.

Ультрадыбыстық эмульсиялау. Интенсивті ультрадыбыспен әсер ететін эмульсиялар алғаш рет Вуд және Лукиспен (1927) байқалды, ол 200 кГц жиілігі жоғары қуатты кварцтық генератормен жұмыс істеді. Ультрадыбыстық технологияның дамуымен осы салада зерттеудің толық ағымы пайда болды.
Ультрадыбыстық жиілік диапазоны адамның есту шегінен жоғары (15 кГц-ден астам) және 109 Гц-ге дейін созылады. Эмульсиясы үшін жоғары қуаттың ультрадыбыстық пайдаланылуы керек, ең тиімді жиілік диапазоны - 20-50 кГц.
УДЗ арқылы эмульсиялау өте жақсы келешекті екеніне қарамастан, ол өнеркәсіпте кеңінен қолданылмайды.

Электр әдістерімен эмульсиялау. Электрлік ұсақтау әдісі көп жылдар бойы белгілі болғанымен, ол соңғы жылдары ғана өзіне назар аудара бастады.
1958 жылы Наваб пен Мазон электрлік дисперсияның нәтижесінде тәжірибелік монодисперсті эмульсияға ие болды.
Олардың әдісінің идеясы келесідей болды. Дисперсияланатын сұйықтық капиллярлық шұңқырда аяқталатын ыдыста орналастырылған. Соңғысы жоғары кернеу көзінің оң полюсіне қосылған. Ыдыс түбінің түбіне негізделген электродты орналастырған ірі дөңгелек түбіне салынған. Эмульсияда дисперсиялы орта ретінде қызмет ететін сұйықтық құтыға құйылды. Капиллярдан, кішкене тамшылардан сұйықтыққа түсіп, эмульсиялар пайда болды. Қолданылған кернеу шамасын өзгерту және капилляр мен сұйықтық арасындағы айырмашылықты реттей отырып, әдетте 1-10 мкм диапазонында арнайы бөлшектер мөлшерімен эмульсиялар алынады.
Эмульсиялардың қасиеттерін жақсарту үшін ыдыста сұйықтықты араластыруға болады және эмульгатор енгізіледі. Осылайша M B және B M түрлерінің тұрақты эмульсиялары 30% дейін концентрациямен алынады.
Қазіргі уақытта электропротездеу әдістері әзірленуде және жетілдірілуде. Олардың айқын артықшылықтары бар, олардың бастысы - алынған эмульсиялардың жоғары монодисперсиясы. Бұл әдістер эмульгатордың төменгі концентрациясы бар эмульсияның екі түрін басқа әдістерді пайдаланудан гөрі алуға мүмкіндік береді. Алайда электр әдістерінің кемшіліктері бар. Сұйықтықтардың айтарлықтай тұтқырлығы болса, онда эмульсияны алу қиын немесе тіпті мүмкін емес.

Өздігінен эмульсиялау
Өздігінен эмульсиялау - сырттан энергия шығынынсыз жүретін үрдіс. Ол осы сұйықтықтарды өзара еріту үшін критикалық температураға жақын температурада екі компонентті (эмульгаторсыз) гетерогенді жүйеде табылған.
Бұл температурада бетінің кернеуі өте аз болады, бұл жағдайда эмульсия өздігінен қалыптасады. Бұл термодинамикалық тұрақтылық, себебі тамшылардың пайда болу кезінде туындайтын еркін беттік энергияның жоғарылауы энтропия факторымен өтеледі - заттың жүйенің көлемінде біркелкі бөліну үрдісі. Бұл эмульсияның әр фазасы басқа сұйықтықтың қаныққан ерітіндісі.
Осы мүмкіндікте өте төмен мәндері бар термодинамикалық тұрақтылық тепе-теңдік жүйелерінің өздігінен пайда болу мүмкіндігінде эмульсиялардың тән ерекшеліктерінің бірі болып табылады, ол басқа барлық дисперсиялық жүйелерде жоқ.
Ребиндер бойынша, кез келген өзіндік эмульсияның түзілуіне қажет критикалық мән мына өлшеммен анықталады:

мұндағы k - Больцмандық тұрақты.
см және T = 298 K кезінде мәндерінде мән 0,1-ден аз болуы керек.

Дене сіңірген кезде сұйық май ішектің тұзды тұздарымен жоғары дисперсті май эмульсиясының күйіне эмульсияланады, содан кейін ішек қабырғалары арқылы сіңіріледі. Бір қызығы, таурохолат жүйесі (өт тұзы) - моноглицерин қышқылы 6.0 pH 8.5 шамасында, шын мәнінде, өзіндік эмульгиялау мүмкін болатын өте төмен бетінің шиеленісіне (1-ден төмен) ие.
Өздігінен қалыптасатын эмульсиялар термодинамикалық тұрақтылық болып табылады, кейде лиофильді эмульсия деп аталады.
1878 жылы Гэд ашқаннан кейін өздігінен эмульсиялаудан кейін, осы құбылысқа тән көптеген сұйықтық жүйелері табылғанын атап өткен жөн. Алайда, оның механизмі әлі де пікірталасты болып келеді.

Эмульсияның негізгі сипаттамалары
Эмульсиялардың қасиеттерін бағалау үшін бірнеше қасиеттер бар, олардың негізгісі:
эмульсияның дисперсиясы;
уақытында тұрақтылық;
дисперстік фазаның шоғырлануы.

Эмульсия дисперстілігі
Дисперсті фазаның бөлшек өлшемімен анықталады. Егер эмульсия полидисперстік болса, онда оның сипаттамалары үшін бөлшектердің мөлшерін бөлу керек, көбінесе гистограмма түрінде.

Уақыттағы тұрақтылығы
Әдетте тұрақтылық екі мәннің біреуімен сипатталады - эмульсияның бөліну жылдамдығы және жеке тамшылардың өмір сүру уақыты басқалармен байланысқа түседі.
Эмульсияның бөліну жылдамдығы эмульсияны алғаннан кейін белгілі бір аралықта қабыршақтанған фазаның биіктігін (көлемі) өлшеу арқылы анықталады.
Жеке тамшылардың қызмет ету мерзімі интервалда орналасқан тамшылардың микроскопиялық бақылауымен анықталады. Мысалы, су жағында интервалға май түседі және уақыт өлшенеді, содан кейін ол май фазасына біріктіріледі.
Эмульсияның алғашқы сипаттамасын жиі қолданылады.

Дисперсті фаза концентрациясы
Сұйылтылған эмульсиялардың қасиеттері (Cd 0.1% об). Мұндай эмульсиялар, әдетте, ұсақ диспергирленген және лиофобты коллоидты ерітінділердің қасиеттеріне жақын. Мұндай эмульсияларда тамшылардың кішкене мөлшері, браун қозғалысы, диффузия, жарық шашырауы және т.б. байқалады, олар седиментационды тұрақты болып табылады. Олардың агрегаттық тұрақтылығы, мысалы лиофобты коллоидты ерітінділерде, диффузиялық электр қабаттарының болуымен ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.