Диспергирование - процесс тонкого измельчения твёрдых тел или жидкостей, в результате которого образуются дисперсные системы: порошки, суспензии, эмульсии, аэрозоли.
Между частицами и средой наблюдается граница раздела фаз.
Процессы диспергирования
- механическое разрушение с получением порошков и суспензий - для твердых тел;
- распыление - для жидкостей в газовой среде (аэрозоль);
- эмульгирование - для жидкостей в другой несмешивающейся жидкости (образование эмульсий);
- самопроизвольный процесс - за счёт прироста энтропии (самопроизвольный процесс в изолированной системе).
Методы диспергирования
- Механический: перемешивание, встряхивание, истирание, дробление, дробление в мельницах;
- электрический: воздействие электрических разрядов, снижающих межфазную энергию;
- ультразвуковой: измельчение с помощью ультразвуковых волн;
- барботирование: пропускание струи газа через жидкость;
- гомогенизация: измельчение до размеров частиц до 2 мкм под давлением;
- плазменное распыление;
- ударное сжатие: взрыв.
Для повышения эффективности процесса используют поверхностно‑активных веществ (ПАВ). Среди известных ПАВ - Тритон X‑100, Бридж 35.
ПАВ реализуют Эффект Ребиндера: адсорбционное снижение прочности твёрдых тел, облегчающее измельчение, и обеспечивают стабилизацию, предотвращая агрегацию частиц.
Важные обстоятельства, влияющие на техпроцесс
- энергия воздействия: определяет степень измельчения;
- свойства диспергируемого материала: твёрдость, вязкость, поверхностное натяжение;
- среды: газ, жидкость;
- температура и давление: влияют на вязкость и межфазные силы;
- концентрация ПАВ;
- ионная сила раствора.
Области применения
- нефтегаз: использование наножидкостей для увеличения нефтеотдачи пластов;
- химическая промышленность: синтез катализаторов, пигментов, полимеров;
- строительная промышленность: производство цемента, минеральных удобрений и др.;
- лакокрасочная промышленность: получение устойчивых пигментных суспензий.
- находит применение в фармацевтиеской, пищевой и др. отраслях промшленности.
Преимущества диспергирования
- увеличение удельной поверхности частиц, что способствует ускорению реакций;
- повышение однородности смесей;
- возможность получения наноразмерных частиц (1–100 нм);
- улучшение функциональных свойств материалов.
Недостатки
- высокая чувствительность к параметрам процесса (скорость, температура, концентрация ПАВ);
- высокие энергозатраты (особенно при механическом диспергировании);
- износ оборудования при мехобработке твёрдых материалов;
- перегрев и деградация термочувствительных веществ;
- необратимость процесса без возможности восстановления исходного состояния.
