5.2. Аэрозоли

Аэрозоли – средне- и грубодисперсные системы с газовой дисперсионной средой и твердой или жидкой дисперсной фазой (Т/Г или Ж/Г). Это свободнодисперсные системы. Диаметр (d) твердых частиц или капель жидкости в газе изменяется в диапазоне от 10^9 до 10^5 м и более. Например:

пыль (d > 10^5 м),

туман (d = 10^5 – 10^7 м),

дым (d = 10^5 – 10^9 м).

Появление тумана (Ж/Г), дыма, пыли (Т/Г) свидетельствуют о том, что атмосфера насыщена аэрозолями. Смена времен года сопровождается выпадением дождя или снега, которые представляют собой дисперсную фазу. Выхлопные газы авто- и авиатранспорта, тепловых электростанций выбрасываются в воздух в виде аэрозолей.

Табачный дым, попадающий в легкие человека, имеет размеры частиц, лежащие в интервале 10^7 – 10^6 м. Он содержит вещества, обладающие канцерогенными свойствами. Оседая в легких, твердые обуглившиеся частицы табачного дыма представляют серьезную опасность для здоровья (они способны вызвать рак легких). За годы курения розовые легкие курящего человека становятся серыми и никакие фильтры не избавляют их от осадка вредных веществ.

Защита атмосферного воздуха от выбросов аэрозолей промышленных предприятий осуществляется главным образом с помощью центробежных отделителей (циклонов) или электрофильтров (рис. 40, а,б).

Рис. 40. Системы улавливания пыли: а) в циклоне; б) в электрофильтре; 1, 2 – входной и выходной патрубки; 3 – пылевой бункер: 4 – корпус

При очистке газа с помощью циклона (рис. 40, а), насыщенный пылью газ поступает по входному патрубку (1) в корпус циклона (4) и движется со все возрастающей скоростью от периферии к центру. Частицы пыли под действием центробежной силы отбрасываются к стенке и падают в бункер (3), а чистый воздух по внутренней восходящей спирали выходит наружу через выходной патрубок (2).

Улавливание пыли с помощью электрофильтра (рис. 40, б) осуществляется следующим образом. Дым пропускают между электродами с высокой разностью потенциалов, обеспечивающих при коронном разряде большой поток электронов от катода к аноду. Ионизация молекул газа сопровождается адсорбцией отрицательно заряженных ионов на частицах пыли. Частицы осаждаются на аноде и, потеряв заряд, оседают в бункере.

Аэрозоли широко применяются в быту в виде баллончиков, содержащих готовые к распылению лаки и краски, а также пены для бритья, дезодоранты, духи, одеколоны, туалетную воду. В медицине используются ингаляторы для распыления капель лекарства в период приступа удушья у астматиков, а также при заболеваниях носа и горла.

Для пожаротушения используют аэрозольные баллоны, содержащие порошок или углекислый газ. При работе названных устройств аэрозоль образуется в момент применения порошкового или углекислотного огнетушителя.

5.3. Порошки

Порошки – средне- и грубодисперсные системы с высокой концентрацией твердой дисперсной фазы в газе (Т/Г). К порошкам относятся песчаные карьеры, грунтовые дороги, сугробы снега, все сыпучие материалы (табл. 3).

Т а б л и ц а 3

Некоторые порошки, используемые в технике и пищевой промышленности

Порошок	d, м	Порошок	d, м
Сажа печная	(1  3)107	Мел молотый	(5  50)106
Белила (TiO2)	(2  7)107	Крахмал	(1  1.5)104
Охра (Fe2O3)	(3  15)107	Мука	(0.5  2)104
Глина	(2  20)106	Крупа	>104

Порошки нашли широкое применение в производстве пищевых продуктов (крахмал, мука, крупы, растворимый кофе и др.). Размалывание каменного угля до мельчайших частиц (10^9  10^7) м порошка необходимо при сжигании каменного угля в форсунках электростанций, работающих на твердом топливе.

Различные поверхности окрашиваются методом напыления. Чем выше степень дисперсности красителя, тем эффектнее выражена яркость окраски, кроющая способность и прочность красителя на окрашенной поверхности. В этом направлении ведутся работы по использованию дисперсных систем, в которых частицы красителя имеют размеры в несколько нанометров (нанотехнологии). Прочность покрытия корпуса автомобиля нанокрасками в высоковольтном поле (200 000 вольт) превосходит все известные способы покрытия.