20-тарау. Дисперсті жүйелердің физикохимиясы

Аэрозольдер (грек. аег - ауа және лат. solutio - ерітінді) деп газ тәріздес дисперсиялық ортасы бар дисперсті жүйелерді айтады. Дисперстік фазаның агрегаттық күйіне қарай олар тұмандар — сұйық дисперстік фазалы аэрозольдер және түтіндер, шаңдар — қатты дисперстік фазалы аэрозольдер деп бөлінеді; тұмшалар (ағылш. smoke — түтін, fog — тұман) — аралас дисперсті фазадан тұратын аэрозольдер.

Аэрозольдердегі дисперстік фаза бөлшектерінің өлшемдері дисперсті жүйелердің жіктелуіне сәйкес 10^-7-ден 10^-9 м аралығында өзгереді. Дегенмен аэрозольдерге бөлшектердің өлшемі 10-4-тен 10-6 м-ге дейін болатын ірі дисперсті жүйелерді де жатқызады.

Басқа дисперсті жүйелер сияқты аэрозольдер екі тәсілмен: конденсациялық және диспертациялық жолдармен алынады. Конденсациялық әдісте дисперстік фазаны бу фазадан молекулалардың коллоидтық бөлшектердің өлшемдеріне дейін физикалық конденсациялану үдерісі арқылы алады. Мысалы, концентрациясы жоғары бу оны салқын газбен сұйылтқанда немесе көлемін тез ұлғайтқанда салқындайды. Кейбір аэрозольдерді химиялық реакцияның нәтижесінде алуға болады: НСІ(г) + NH3(г) — NH4CI(г) Н2О (г) + SО3 (г) — H2SО4 (с)

Көп ретте конденсациялық әдіспен аэрозольдерді жану реакциясының нәтижесінде алады (мысалы, медицинада қолданылатын «шегуге арналған шөп дәрілер»).

Диспергациялау әдісінде коллоидтық өлшемді бөлшектерді ірірек агрегаттарды майдалау арқылы алады. Көп жағдайда диспергациялау нәтижесінде аэрозольдердің түзілуінің қажеті жоқ: забойлардағы көмірдің шаңы, диірмендердегі ұнның шаңы, қанттың шаңы өте қауіпті.

Аэрозольдердің жарықты шашырату қабілеті бар. Оларда Тиндальдің конусын байқауға болады. Дисперстік фаза мен дисперсиялық ортаның жарықты сындыру көрсеткіштерінде үлкен айырма болғандықтан аэрозольдердің жарықты шашырату каркындылығы лиозольдерден жоғары. Аталған факт жасыратын түтінді перделер алу үшін қолданылады.

Аэрозольдердің молекулалық-кинетикалық қасиеттері лиозольдердің қасиеттері бағынатын заңдылықтарға бағынады. Газды дисперсиялык ортаның тұтқырлыгы мен тығыздығы төмен болғандықтан, броундық қозғалыстың диффузиялану және седиментациялану жылдамдығының карқындылығы лиозольдерге қарағанда айтарлықтай жоғары. Аэрозольдердегі дисперстік фаза бөлшектерінің қос электрлік қабаты болмайды, бірақ дисперстік фаза бөлшектерінің көп жағдайда электрлік зарядтары болады.

Заряд бөлшектердің үйкелісі нәтижесінде немесе газ иондарының адсорбциялануы кезінде пайда болады.

Аэрозольдер лиозольдермен салыстырғанда жоғары жылдамдықпен коагуляцияланады, өйткені аэрозольдердің фазааралық бөліну шекараларында қос электрлік қабат жоқ.

Аэрозольдер халық шаруашылығында, тұрмыста және медицинада кең қолданыс тапқан. Оларды ауыл шаруашылығында өсімдіктердің зиянкестерімен және арам шөптермен күресу үшін кеңінен қолданады. Agl және аэрозольдерін жасанды жаңбыр жаудыру үшін және бұршақгың түзілуімен күресу үшін қолданады. Аэрозольдер түрінде сұйық отындар және қатты отындардың басым бөлігі жағылады. Сырлар мен лактарды аэрозольдер түрінде түрлі бет аудандарды бояу үшін қолданады. Медицинада аэрозольдерді ингаляциялық терапияда, зақымдалған тері жамылғыларын қорғау, дезинфекциялау үшін қолданады.

Кейде аэрозольдердің түзілуі өте қажетсіз болады. Адамдардың денсаулығы үшін өте қауіпті аэрозольдер металл құю, керамика өндірістерінде, әр түрлі пайдалы қазбаларды — кендерді, көмір, асбест және т.б. өндіру және өндеу кезінде түзіледі. Көмірдің бөлшектері бар аэрозольдер өкпенің ауруын — антракозды, кремний(ІV) оксиді — силикозды, асбест — асбестозды тудырады. Өсімдіктер гүлдерінің тозаңдары, мақтаны, зығырды өндегенде түзілетін шаңдар аллергиялық аурулар тудырады. Бактериялар, өңездердің және вирустардың жүзгіндері — микробиологиялық немесе бактериологиялық аэрозольдер — жұқпалы аурулардың: өкпе туберкулезі, тұмау, жедел респираторлық аурулардың берілу жолдарының біріне жатады. Адам организміне зиянды әсерді отындар жанғанда түзілетін дисперстік фазасы күйеден, шайырлардан, күлден, канцерогенді көмірсутектерден тұратын аэрозольдер тигізеді. Денсаулыққа тұмшалар өте зиянды. Мысалы, 1952 ж. жүздеген мың тонна түтін мен -ден тұратын Лондонда тұзілген тұмша 4 мың адамның өліміне әкелді. Адамдардың денсаулығына дисперстік фаза ретінде радиобелсенді заттары бар аэрозольдер өте қауіпті.

Өнеркәсіптік аэрозольдер өсімдіктер мен жануарлар дұниесіне кері әсер тигізеді, сондықтан атмосфераның шаңдануы және ластануымен күресудің маңызы күннен күнге артып отыр. Ауаны аэрозольдерден тазарту қалдықсыз технологияларды енгізу — дисперстік фаза бөлшектерін сүзгілерді, циклондарды (центрге тартқыш шаңұстағыштар), жоғары кернеулікті электр өрісін пайдаланып ұстап қалу арқылы жүзеге асырылады.