Bölüm 9. Gazların karıştırılması hakkında genel bilgi.
Bölümün amaç ve hedefleri:
Oksijenle çalışırken yangın güvenliği kurallarını öğrenin
Oksijeni kullanma ve oksijenle çalışma kurallarını öğrenin
"%40 kuralı"nın uygulanması hakkında bilgi edinin
Farklı gaz karıştırma sistemleri hakkında bilgi edinin.
Bu bölümdeki yeni terimler.
Yanıcı (yanıcı) üçgen
Oksijen uyumlu yağlayıcı
Adyabatik ısıtma (Dizel prosesi)
oksijen temizleme
%40 kuralı
Kısmi basınç karıştırma
Sabit akışlı karıştırma
Emicinin periyodik temizliği ile emilim
membran ayrımı.
Dalışlarında zenginleştirilmiş karışımlar kullanan bir dalgıç olarak bu karışımları elde edebilmeniz gerekir. Nitroksu kendi başınıza nasıl hazırlayacağınızı bilmenize gerek yoktur, ancak nitroksun nasıl hazırlandığına dair bir anlayışa sahip olmalı ve nitroks kullanırken ekipmanınızın temizlik gerekliliklerinin farkında olmalısınız. Bu bölümde yaygın olarak kullanılan zenginleştirme yöntemlerinden bazıları gözden geçirilmiş, avantaj ve dezavantajları tartışılmıştır. Soluduğunuz karışımın doğru oksijen içeriğine sahip olması gerekir.
1. Oksijeni kullanma ve oksijenle çalışma.
Oksijen muhteşem bir gazdır. Hem dost hem de düşman olabilir. Tüplü kullanım için gazları karıştırırken operatör, yüksek basınçlı karışımın uygun oksijen içeriğini elde etmelidir. Bu, saf oksijenin nitrojen veya hava ile karıştırılmasıyla veya nitrojenin bir kısmının havadan uzaklaştırılmasıyla yapılabilir. Yüksek basınçlı oksijenin karıştırılmasındaki temel sorun yangın tehlikesidir. Tamamen oksitlenmemiş herhangi bir şey - ki bu hemen hemen her şey anlamına gelir - bir ateşleme kaynağı mevcut olduğunda yüksek basınçlı oksijende yanacaktır. Karışımlarla çalışırken bir miktar risk vardır, ancak saf sıkıştırılmış oksijenle çalışırken çok daha büyük bir risk vardır. Zenginleştirilmiş karışımlar kullanan bir dalgıcın saf oksijenle baş edebilmesi gerekmez, ancak dalgıcın faaliyetleri daha karmaşık ve genişledikçe oksijenin kullanıma girmesiyle ilişkili risk faktörlerini biraz anlaması gerekir.
2. Yanıcı (yangın tehlikesi olan) üçgen.
Yangını önlemek için hangi maddelerin yangına neden olduğunu ve yangını sürdürdüğünü bilmek gerekir. Bu bileşenler şekilde gösterilmiştir.
sözde "yanıcı veya yangın tehlikesi olan üçgen" şeklinde. Yangın, yakıt ve oksijen (oksitleyici madde) arasında yalnızca bir ateşleme kaynağının (ısı) varlığında meydana gelebilen hızlı bir kimyasal reaksiyondur. Oksidasyon, örneğin paslanma sürecinde olduğu gibi tutuşmadan ilerleyebilir. Yangın, bir tutuşma kaynağı (ısı) mevcut olduğunda meydana gelir. Ateşlemeden sonra, yanmanın kimyasal reaksiyonu sırasında, daha fazla yanmayı destekleyen enerji (ısı) açığa çıkar. Bileşenlerden birini (yakıt, oksijen, tutuşma kaynağı) ortadan kaldırırsak yangın çıkamaz. Bu nedenle üç bileşenin tümü aynı anda mevcut değilse tutuşma önlenecektir. Alev zaten mevcutsa bileşenlerden birinin çıkarılması alevin sönmesine neden olacaktır. Bunlar yangınla mücadele teorisinin temelleridir. Bir diğer önemli nokta ise yangının varlığını sürdürebilmesi için yayılması gerektiğidir. Bazen ateşi yayma arzusu yukarıdaki "üçgenin" başka bir bileşeni olarak bile eklenir.
3. Oksijen.
Aşağıda tartışılan durumlarda oksijen, havadaki konsantrasyonundan daha yüksek konsantrasyonlarda mevcuttur. Bu, "yanıcı üçgen" içindeki oksitleyici maddenin varsayılan olarak her zaman mevcut olduğu ve bu "yangın formülünden" çıkarılamayacağı anlamına gelir. Herkes atmosferik oksijenin uygun koşullar altında yanma reaksiyonuna aktif olarak katılabileceğini bilir, bu nedenle daha yüksek bir konsantrasyonun yalnızca riski artırması şaşırtıcı olmamalıdır. Ayrıca, havadaki oksijen içeriğinin artmasının, inert gaz içeriğinin azalması anlamına geldiği de unutulmamalıdır. Bu ve diğer bazı nedenlerden dolayı yanmanın şiddeti oksijen yüzdesine doğrusal olarak bağlı değildir. Hem karışımdaki oksijen yüzdesine (payına) hem de kısmi basıncına bağlıdır ve bu parametrelerdeki artışla önemli ölçüde artar.
4. Yakıt.
Bu paragrafımızda gazın solunum amacıyla kullanılmasını sağlayan gaz sisteminde mevcut olan yakıttan bahsedeceğiz. Yüksek oksijen basınçlarında, yangın durumunda sistemin kendisi kimyasal reaksiyon için yakıt haline gelebilir, ancak yangını başlatmak için daha kolay yanıcı bir şeye ihtiyaç vardır. Sistemin ayrı bir parçası, solvent, yağlayıcı, sistemin yumuşak bileşenleri (kauçuk, plastik) olabilir.
Gaz sistemlerinde bulunan bazı yakıt türleri, normal koşullar altında pratik olarak yanıcı olmayan ve oksijenle zenginleştirilmiş ortamlarda çok yanıcı olabilir. Bu tür yakıtlar arasında silikon gresi, silikon kauçuk, neopren, kompresör yağlayıcıları, plastik ve metal talaşları ve çapakları, organik madde ve malzemeler, çeşitli nitelikteki tozlar ve hatta kasnak üzerindeki yağ bulunur. Belki de en tehlikeli yakıtlar yağlayıcılardır. Silikonun (belki de egzotik ismi nedeniyle) oksijenle birlikte kullanıldığında güvenli olduğuna dair yaygın bir yanılgı vardır. Aslında öyle değil. Christo-lube, Krytox, Halokarbon gibi oksijen uyumlu özel yağlayıcılar bulunmaktadır. Oksijenle zenginleştirilmiş bir ortamda kullanılması gerekenler bu kendi kendini yağlayanlardır.
5. Ateşleme.
Bazı tutuşma kaynakları açıktır ancak bunların çoğu gaz sisteminin dışındadır ve burada ele alınmamıştır. Bir sistemdeki iki ana ateşleme kaynağı, gazın sistemden geçerken sürtünmesi ve sıkıştırılmasıdır. "Sürtünme" terimi burada genel anlamda kullanılmaktadır: gaz akışında herhangi bir parçacığın bulunması veya gaz akışının kendisinin hareketi ve gaz boru hatlarının köşeleri veya diğer engellerle çarpışması anlamında. . Silindirin ısınmasına neden olan başka bir olay da yangına neden olabilir (yeterli miktarda ısı açığa çıkarsa). Bu, bujisi olmayan bir dizel motordaki yakıtı ateşleyen etkinin aynısıdır. Bu etkiye "adyabatik ısıtma (Dizel prosesi)" denir.
Gaz sıkıştırması sırasında silindir valfinin aniden açılıp kapanması, sıcaklığın tutuşma noktasına kadar yükselmesine ve gaz akışında kirletici maddeler varsa tutuşmanın kendisine neden olabilir. Bu nedenle kompresörlerde hızlı değiştirme valfleri ("küresel valfler") kullanılmaz.
6. Oksijen sistemlerinin kullanımı.
Bu bölümdeki önemli nokta, sistem tasarımı ve kullanımında belirli kuralların takip edilmesiyle oksijen kullanımındaki riskin en aza indirilebileceğidir. Özellikle keskin köşelerden ve hızlı değiştirme vanalarından kaçınmak ve uygun malzemelerin kullanılması önemlidir. Hava sistemlerini yapmak için kullanılan metaller aynı zamanda oksijen sistemlerini yapmak için de uygundur. Contalar, esnek bağlantılar, diyaframlar gibi "yumuşak parçalar" ise oksijen uyumlu olanlarla değiştirilmelidir. Bazı durumlarda ana kriter oksijende daha az yanıcılıktır, ancak çoğu durumda yüksek basınç altında oksijene karşı direncin artmasıdır. Hava ekipmanlarını nitroks kullanımına yönelik ekipmanlara dönüştürmek için özel kitler mevcuttur.
Özellikle ekipmanların temizliğinin doğru yapılması ve ekipmanların temiz tutulması, uygun yağlayıcıların kullanılması, gazların tutuşmaya neden olmayacak şekilde elleçlenmesi, vanaların yavaş ve düzgün bir şekilde açılması gerekmektedir.
7. Oksijenle kullanıma yönelik temizlik ekipmanı. Ekipman temizliği ile ilgili bazı hususlar.
"Oksijen temizliği" kavramı, rekreasyonel dalgıçlar arasında bazı kafa karışıklıklarına neden oluyor. Bunun nedeni, %21 ila %40 oksijen içeren karışımlarla kullanım için ekipmanın temizlenmesi gerekip gerekmediğinin tam olarak belli olmamasıdır. Bu sorun daha da derinleşiyor: %21 (hava) ila %100 (saf oksijen) aralığında orta miktarda oksijen içeren karışımların işlenmesi için geliştirilmiş ve standartlaştırılmış endüstri prosedürleri yoktur. Standartlar yalnızca saf oksijenin işlenmesine yöneliktir; dolayısıyla %21'den fazla oksijen içeren herhangi bir karışım, mevcut standartlar açısından saf oksijene eşdeğerdir. Bu nedenle tüm işlemlerin endüstri standartlarına uygun olarak gerçekleştirilebilmesi için zenginleştirilmiş herhangi bir karışımın saf oksijen olarak değerlendirilmesi gerekmektedir.
Sıkıştırılmış Gaz Derneği (CGA), Ulusal Yangından Korunma Derneği (NFPA), NASA ve diğer bazı kuruluşlar, konsantrasyonlar arasındaki gazların saf oksijen olarak ele alınmasını önermektedir. Bu, bu konsantrasyon aralığında herhangi bir çalışma yaptıkları anlamına gelmez. Bu sadece endüstriyel olarak geliştirilmiş ve kabul edilmiş normların olmadığını ve bu kuruluşların muhafazakar bir duruş sergilemeyi tercih ettiğini gösteriyor. Öte yandan ABD Donanması, %40'a kadar oksijen içeren karışımların taşıma amacıyla hava olarak değerlendirilebileceğini belirten prosedürler geliştirmiştir. Bu sonucun doğru olduğunu gösteren hiçbir test sonucu yayınlanmamıştır, ancak bu yaklaşım uzun yıllardan beri uygulanmaktadır ve bu konuyla ilgili herhangi bir olay raporu bulunmamaktadır. NOAA, zenginleştirilmiş karışımlarla çalışırken bu konsantrasyon sınırını benimsemiştir; NAUI da genel olarak bazı sınırlamalarla birlikte.
Basınçlı havayı temizleyin.
Bir başka karışıklık da "temiz hava" kavramıyla ilgili olarak ortaya çıkıyor. Çeşitli dernekler ve kuruluşlar (CGA, ABD Donanması) tarafından kullanılan solunum gazı saflığının farklı "dereceleri", zenginleştirilmiş gaz saflığı söz konusu olduğunda kafa karıştırıcıdır. Standartlar, basınçlı havada bir miktar yağ buharının (hidrokarbon) bulunmasına izin verir (tipik olarak 5 mg/m3). Bu miktar nefes alma açısından güvenlidir ancak sıkıştırılmış oksijenle çalışırken yangın açısından tehlikeli olabilir.
Bu nedenle, saf oksijenle karışmaya uygunluğunu belirleyen hava saflığının genel olarak kabul edilmiş ve kabul edilmiş dereceleri yoktur. Endüstri standartları yasa koyucuları hidrokarbon seviyesinin 0,1 mg/cu seviyesinde olduğu konusunda hemfikirdir. m, "oksijenle daha da karıştırılması gereken" hava için kabul edilebilir olarak değerlendirilebilir. Geçtiğimiz birkaç yılda, bu gereksinimleri karşılayan basınçlı hava üretmek için filtre sistemleri (resimde) kullanıma sunuldu. Havanın yağlayıcıyla temasını önleyen kompresörler elbette daha iyi iş çıkarır, ancak önemli ölçüde daha pahalıdırlar.Oksijen temizliğine resmileştirilmiş bir yaklaşım.
"Oksijen temizliği" ifadesi, endüstriyel uygulamasının oldukça katı prosedürlere uyumu gerektirmesi nedeniyle de kulağa korkutucu geliyor. Periyodik olarak gerçekleştirilen bu prosedürler CGA ve diğer kuruluşlar tarafından yayınlanmaktadır. Sıkıştırılmış oksijenle çalışırken güvenliği sağlamak için tasarlanmıştır.
NAUI, saf oksijenle veya 200 psi'den (yaklaşık 13 atm) daha yüksek basınçlarda %40'tan fazla oksijen içeren karışımlarla kullanılması amaçlanan herhangi bir ekipmanın oksijenle uyumlu olması ve oksijenle kullanım için saflaştırılması gerektiğini belirtir. Silindir, regülatörün ilk kademesi ve tüm hortumlar temizlenmelidir. Bazı ekipman parçaları, özel kitlerdeki bileşenler kullanılarak bu karışımlarla çalışacak şekilde dönüştürülebilir.
8. Oksijen temizliğine resmi olmayan yaklaşım: "%40 kuralı"
Resmi testlerin olmamasına rağmen "%40 kuralı" dalış endüstrisinde oldukça başarılı bir şekilde uygulandı ve uygulanmasında herhangi bir sorun ortaya çıkmadı. Dalış karıştırma sistemlerinde çok sayıda yangın meydana geldi, ancak bunlar daha yüksek oksijen konsantrasyonlarından kaynaklandı.
NAUI bu kuralı kabul eder ancak ekipmanın oksijenle temizlenmesini ve oksijenle uyumlu yağlayıcıların kullanılmasını gerektirir. Bu yaklaşım resmi yaklaşıma göre daha az katıdır ancak doğru uygulandığında çok etkilidir. Temizlik kalifiye teknisyenler tarafından yapılmalıdır.
Ekipman tüm görünür kir ve yağlardan temizlenmeli, ardından sıcak suda güçlü bir temizleyici kullanılarak fırçalanmalı veya ultrasonik olarak temizlenmelidir. Joy gibi ev kullanımı için iyi sıvı temizleyiciler. Temizlik tabaklardan ve gümüş çatal bıçak takımlarından beklenenden daha kötü olmamalıdır. Kuruduktan sonra yumuşak bileşenler oksijen uyumlu olanlarla değiştirilmeli, ardından ekipman oksijen uyumlu bir yağlayıcı ile yağlanmalıdır.
Ekipman temizlendikten sonra sadece zengin karışımlar için kullanılmalı, basınçlı hava ile kullanılmamalıdır, aksi takdirde tekrar temizlenmesi gerekecektir.
9. Zenginleştirilmiş karışımların hazırlanması.
Bir gaz karıştırma sistemi inşa etmenin geleneksel planı, havaya bir şekilde oksijen eklenmesine dayanmaktadır. Son zamanlarda geliştirilen ve kullanıma sunulan iki yeni yöntem, nitrojeni uzaklaştırarak havayı farklı bir şekilde zenginleştiriyor. Bu paragrafta oksijen ilaveli 3 yöntem ele alınacaktır: ağırlıkça karıştırma, kısmi basınçlarda karıştırma, sabit akışla karıştırma; ve 2 nitrojen giderme yöntemi: emicinin periyodik temizliği ile emilim, membranla ayırma (Ballantyne ve Delp, 1996).
Kullanılan gaz karıştırma sisteminin türü, silindir doldurma prosedürlerini ve elde edilen karışımdaki olası oksijen konsantrasyonlarının aralığını belirlemesi açısından son kullanıcı açısından önemlidir.
Gazların ağırlıkça karıştırılması.
Bileşimi doğru karışımlar elde etmenin en basit ve en güvenilir yöntemi hazır karışımların satın alınmasıdır. Endüstriyel gaz üreticileri genellikle saf oksijen ve hava yerine saf oksijen ve saf nitrojeni karıştırır.
Gazlar ağırlıkça karıştırılır. Bu, gazların davranışında ideal olanlardan farklılıklarından kaynaklanan birçok anormalliğin göz ardı edilmesini mümkün kılar ve karışımların çok doğru bir gaz bileşimi sağlar. Karıştırma şişelerde, teneke kutularda, şişelerde veya tanklarda yapılabilir. Büyük ağırlıklarla küçük değişiklikleri ölçebilmeleri gerektiğinden çok pahalı olan hassas terazilere sahip olmak gerekir. Gazları karıştırmanın bu yöntemi en doğrudur ve elde edilen karışımlar, beyan edilen gerçek bileşime uygunluk açısından dikkatle analiz edilir. Bu tür karışımları formüle ederken sanayi şirketi saf oksijen kullanmak zorunda kalır, ancak karışım perakendecisi bunu önleyebilir. Bu yöntem oldukça pahalı olup, karışımların depolanacağı kapların karışımların tedarikçisine ait olması ve dolayısıyla karışımların satıcısı tarafından kiralanması nedeniyle maliyeti artmaktadır.
Kısmi basınçların karıştırılması.
Yöntem adından da anlaşılacağı gibi kısmi basınçların oranına dayanmaktadır. Teknisyen, silindiri önceden belirlenmiş miktarda oksijenle (basınçla ölçülür) doldurur, ardından istenen nihai basınca kadar ultra saf havayla yeniden doldurur. Oksijen ilk önce silindir hala boşken pompalanır, bu da dolu silindirin tam basıncında oksijeni manipüle etmeye gerek olmadığından prosedürün yangın tehlikesini azaltır. Saf oksijen kullanıldığı için doldurulan tüp dahil tüm sistemin oksijen uyumlu olması ve temizlenmesi gerekmektedir. Basınç sıcaklığa bağlı olduğundan ve doldurma sırasında balon ısındığından, ya balonun soğumasına izin vermelisiniz ya da basıncı ölçerken sıcaklığın etkisini hesaba katmalısınız. Bileşimin son ayarlanması genellikle silindirin son soğutulmasından sonra gerçekleştirildiğinden, karışımın hazırlanması sürecinin tamamı oldukça uzun zaman alır. Bu işlem aynı zamanda bir kabı bilinen bir bileşime ait bir karışımla aynı veya farklı bir tanımlanmış bileşime sahip bir karışımla doldurmak için de kullanılabilir.
Hava, ek sıkıştırma olmadan tüplü tankları doldurmaya yeterli bir basınçta sağlanırsa, bu yöntemle karıştırma için bir kompresör gerekli değildir. Doldurma silindiri kümesinin kullanımını en üst düzeye çıkarmak için, "kademeli teknoloji" adı verilen teknoloji kullanılır; bu teknoloji, ilk önce en düşük basınca sahip doldurma silindirinin kullanılması, ardından en yüksek basınca sahip silindirin kullanılmasından oluşur. vb. kullanılır. Bazen yöntemin kendisine "kademeli karıştırma yöntemi" denir.
Bu yöntemde kompresörler de sıklıkla kullanılır. Yağlama kullanmamalı veya oksijenle karışmaya uygun ultra yüksek saflıkta hava sağlamalıdırlar. Bir silindire hava pompalamanın başka bir yolu, pistonları bir eksantrik miline bağlı olan farklı çaplardaki bir dizi silindirde havayı sıkıştıran bir pnömatik pompa kullanmaktır. En popüler modellerin ateşi - Haskel.
Kısmi basınçlı karıştırma, oksijen içeriği %40'ın üzerinde olan karışımlar da dahil olmak üzere çeşitli rekreasyonel ve teknik dalış amaçları için küçük hacimlerde birçok farklı karışım hazırlayan dalış merkezleri arasında oldukça popülerdir. Bu durumda, sistemin maliyetinin önemli bir kısmı yüksek hassasiyetli bir basınç göstergesidir. Bu durumda pnömatik pompanın kullanılması çok etkilidir. Bu yöntem uzak dalış alanlarında kullanılır. Oksijen düşük basınçta eklendiğinden bazı teknisyenler oksijen tüplerini temizlemez. Bu uygulamadan kaçınılmalıdır: silindir her zaman oksijenle kullanılmak üzere temizlenmelidir.
10.Sabit akışla karıştırma.
Bu yönteme (aynı zamanda ortam havası yükleme yöntemi de denir) NOAA (1979, 1991) öncülük etmiştir ve en kullanıcı dostu yöntemdir (Şekil 9-7). Bu yöntemde, yüksek yağ buharı içeriğine sahip kompresöre giren giriş hava akımına düşük basınçtaki oksijen eklenir. Çıkış akışı bileşim açısından sürekli olarak analiz edilir ve bu analizin sonucu, giriş akışına oksijen karışımının uygun şekilde ayarlanması için kullanılır. Çıkış akışı, karışımı ayarlarken doldurma silindirlerinin sırasını atlayabilir. Karışım doldurma silindirlerine pompalandıktan sonra bypass veya hava pompası kullanılarak tüplü silindirlere aktarılabilir. Sabit akışlı bir tesiste, PSA emicinin periyodik olarak temizlendiği bir emme alt sistemi de oksijen kaynağı olarak kullanılabilir.
Ticari bir dalgıca hava besleme hortumu aracılığıyla hava sağlayan başka bir sabit akışlı kurulum sınıfı daha vardır. Bu tür tesisler, karışımın bileşiminin sabitliğini izlemek için araçlara sahiptir - çeşitli akış ölçerler ve regülatörler. Çıkış basınçları genellikle 200 psi'nin (13 atm) altındadır.
11. Emicinin (PSA) periyodik temizliği ile emilim.
Bu yöntem, gözenekleri çok geniş bir yüzey alanı sağlayan, sentetik gözenekli kil benzeri bir malzeme olan "moleküler elek" adı verilen bir malzemenin kullanımına dayanmaktadır. Bu yüzey gazları adsorbe eder ("adsorbe etmek", "yüzeyde absorbe etmek" anlamına gelir). Azot oksijenden daha hızlı emilir, böylece adsorbandan geçen hava oksijen açısından daha zengin (daha kesin olarak nitrojen açısından daha fakir) hale gelir. Aralarında hava akışının değiştirildiği iki adsorbe edici plaka kullanılır. Akış bir plakaya yönlendirildiğinde nitrojeni adsorbe eder, bu sırada ikinci plaka daha önce adsorbe edilmiş nitrojenden arındırılır. Daha sonra plakalar rol değiştirir.
Plakaların temizliğinin basıncını ve sıklığını değiştirerek, çıkış karışımındaki oksijen içeriğinin farklı değerlerini elde etmek mümkündür. Ulaşılabilen maksimum oksijen içeriği %95'tir, geri kalanı argondur. Argon, bu tip adsorbanla ilgili olarak neredeyse oksijen gibi davranır (yani adsorbe edilmez), bu nedenle çıkış karışımında, giriş havasındaki oksijenle hemen hemen aynı oranda bulunur. Bu argonun dalgıç üzerinde hiçbir etkisi yoktur.
Bu tür bitkiler yüksek basınç altında oksijene ihtiyaç duymazlar, ancak edinim ve bakım açısından karmaşık ve oldukça pahalıdırlar; atık su, oksijen uyumlu temizlenmiş bir kompresör veya pnömatik pompa (resimde) kullanılarak silindirlere pompalanmalıdır.
12. Membran ayrımı.
Bu yöntem, içinden temiz hava geçtiğinde oksijen moleküllerini nitrojenden daha iyi geçiren bir zarın kullanımına dayanmaktadır. Böylece çıkış karışımı oksijenle zenginleştirilir ve oksijen konsantrasyonu giriş akışıyla belirlenir. Ticari olarak temin edilebilen sistemlerde oksijen içeriğinin elde edilebilecek maksimum değeri yaklaşık %40'tır. Bu arada aynı teknoloji helyumun çıkarılmasında ve diğer bazı işlemlerde kullanılıyor.
PSA ünitelerinde olduğu gibi yüksek basınçlı oksijen kullanımına gerek yoktur. Atık su, oksijenle uyumlu temizlenmiş bir kompresör veya pnömatik pompa kullanılarak silindirlere pompalanmalıdır. Membran sistemleri oldukça güvenilirdir ve giriş akışının saflığının yeterli olması koşuluyla fazla bakım gerektirmez.
gazlar Arşiv
Hidrojen ve oksijenden oluşan bir gaz karışımı ise onların kütle kesirleri 1 ve 2 sırasıyla eşittir ... bireyi karakterize eden parametreler özelliklergaz ve bu nedenle... T=400 K. 8 BÖLÜM 1 MEKANİĞİN FİZİKSEL TEMELLERİ BÖLÜM 1 MEKANİĞİN FİZİKSEL TEMELLERİ...
Giriş 3 Bölüm 1 Bilim adamları ve keşifleri
Tez özeti... bölümler. giriiş Bölüm 1: Bilim adamları ve onların keşifler. - Priestley Deneyimi Bölüm 2. Fotosentezin tarihçesi. Bölüm 3: Doğada fotosentezin önemi. Bölüm... karbon dioksit gaz oksijene dönüşür. Karbonik gaz gerekli... elektrokimyasal potansiyel. Özellikler tilakoid membran...
Bırakın karışsınlar N kimyasal olarak etkileşime girmeyen onların arasında ideal gazlar. Karıştırmadan önce tüm bileşenlerin durumuna ilişkin başlangıç termodinamik parametrelerinin ve karıştırma koşullarının (çevreyle etkileşim koşulları) bilindiği varsayılmaktadır. Bulmak istedim denge Karıştırma sonrası gazların durumunun parametreleri.
Basitlik açısından, bu sürecin gerçekleştiğini varsayarak iki karıştırma durumunu ele alalım. çevre ile ısı alışverişi olmadan .
2.1. Karıştırma W=Sabit
Bu durumda, karıştırma koşulları, elde edilen karışımın hacminin W cm, karışımın bileşenlerinin başlangıç hacimlerinin toplamına eşittir N H ben:
(kafanızı karıştırmamak için N H ben kısmi hacimli Kablosuz, paragraf 1.4.3'te tartışılmıştır.)
Şunu belirtin:
PH ben- başlangıç basıncı Ben gaz;
T H ben,t H ben– başlangıç sıcaklığı Ben gaz sırasıyla 0'a İLE veya 0 İLE.
Çünkü tüm sistem ondan N koşullar altında karıştırıldığında gazlar W=Sabit harici iş yapmıyorsa, bu durumda termodinamiğin birinci yasasına uygun olarak () şunu yazabiliriz:
Burada: sen cm kütleli bir gaz karışımının iç enerjisidir M santimetre kilogram
sıcaklık ile T 0 K;
U H ben- içsel enerji Ben-inci gaz kütlesi ben ben kilogram
başlangıç sıcaklığı ile T H ben .
Gösterimi tanıtalım:
sen cm belirli bir sıcaklıkta bir gaz karışımının spesifik iç enerjisidir T 0 K;
u merhaba – spesifik iç enerji Ben-th gaz başlangıç sıcaklığı ile T H ben .
Bu durumda denklem (2.1.1) aşağıdaki formu alır:
(2.1.2)
Bilindiği gibi ideal bir gaz için du=C v dT, dolayısıyla, iç enerjiyi sayarken 0 0 bin yazılabilir:
Burada: - aralıktaki ortalama 0 T 0 K bir gaz karışımının kütle izokorik ısı kapasitesi;
Aralıktaki ortalama 0 T H i 0 K kütle izokorik ısı kapasitesi Ben gaz.
(2.1.3)'ü (2.1.2)'de değiştirdikten sonra şunu elde ederiz:
Ancak paragraf 1.4.10'a göre, bir gaz karışımının gerçek kütlesel ısı kapasitesi, bileşenlerin kütle kesirleri cinsinden ifade edilir. gi ve gerçek ısı kapasiteleri aşağıdaki gibidir:
Benzer şekilde aralıktaki ortalama 0 T 0 K Bir gaz karışımının kütle izokorik ısı kapasitesi şu şekilde tanımlanır:
Bu ifadeyi denklemin (2.1.4) sol tarafına koyarsak şunu elde ederiz:
nereden (2.1.5)
Çünkü durum denkleminden, sonra ikameden sonra ben ben denklem (2.1.5)'te nihayet karışımın sıcaklığına ilişkin formülü elde ederiz N gazlar:
Bilindiği gibi bu nedenle formül (2.1.6) aşağıdaki biçimde yazılabilir:
(Ürünün 0-0 aralığında ortalama olduğunu hatırlatmakta fayda var. T H i 0 Kazı dişleri izokorik ısı kapasitesi Ben gaz.)
Referans literatüründe, ısı kapasitesinin sıcaklığa ampirik bağımlılığı sıklıkla aralık için verilmektedir. 0 t 0 С .
(2.1.8) ve (2.1.9)'u denklem (2.1.2)'de değiştirdikten sonra şunu elde ederiz:
Değiştirme ben ben değeri, sonunda gaz karışımının sıcaklığının derece cinsinden formülünü elde ederiz santigrat :
ifade etme Ri Molekül ağırlığına göre başka bir formül elde ederiz:
(2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) ve (2.1.11) formüllerinin paydaları, karışım sıcaklığının ortalamanın üst sınırı olarak kullanıldığı ortalama ısı kapasitelerini içerir ( T veya T) belirlenecektir. Bu nedenle karışımın sıcaklığı bu formüllere göre belirlenir. ardışık yaklaşımlar yöntemi .
2.1.1. Gazların karıştırılmasıyla ilgili özel durumlar W=Sabit
(2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) ve (2.1.11) formüllerinin birkaç özel durumunu ele alalım.
1. Adyabatik üssün bağımlılığının olduğu gazların karıştırılmasına izin verin Ki sıcaklık ihmal edilebilir.
(Aslında İLE sıcaklık arttıkça azalır çünkü
Nerede öyle mi , A ampirik pozitif katsayılardır.
0 ila 2000 0 С aralığındaki teknik hesaplamalar için aşağıdaki formülleri kullanabilirsiniz:
a) iki atomlu gazlar için İLE 1,40 - 0,50 10 -4 T;
b) yanma ürünleri için İLE 1,35 - 0,55 10 -4 T.
Bu formüllerden sıcaklığın adyabatik üs üzerindeki etkisinin olduğu görülebilir. İLE yalnızca yüzlerce santigrat derecelik sıcaklıklarda fark edilebilir hale gelir.)
Yani eğer şunu varsayarsak
bu durumda formül (2.1.6) aşağıdaki formu alır:
Formül (2.1.12), formüller (2.1.6), (2.1.7), (2.1.10) ve (2.1.11) için birinci yaklaşım olarak kullanılabilir.
2. Molar izokorik ısı kapasitelerinin eşit olduğu ve bu ısı kapasitelerinin sıcaklığa bağımlılığının ihmal edilebildiği gazların karıştırılmasına izin verin, yani:
O halde denklem (2.1.7) çok basit bir form alır:
Gazların molar izokorik ısı kapasiteleri eşitse Mayer denklemine göre
molar izobarik ısı kapasiteleri birbirine eşit olmalıdır ve sonuç olarak adyabatik üsler de eşit olmalıdır;
Bu durumda denklem (2.1.12) (2.1.13)'e dönüşür.
2.1.2. Gazların karıştırılmasından sonraki basınç W=Sabit
Gazların karıştırılmasından sonra oluşturulan basınç ya paragraf 1.4.2'deki formüllerle ya da şu durumdan belirlenebilir:
R santimetre W santimetre = M santimetre R santimetre T= M santimetre T.
Çok sayıda teknik problemin çözümü genellikle farklı gazların (sıvıların) veya aynı gazın (sıvı) farklı miktarlarının farklı termodinamik durumlarda karıştırılmasını içerir. Yer değiştirme işlemlerini düzenlemek için yeterince çok sayıda çok çeşitli karıştırma cihazları ve aparatları geliştirilmiştir.
Karıştırma işlemlerinin termodinamik analizinde problem genellikle karışımın durum parametrelerinin, başlangıçtaki karıştırma bileşenlerinin bilinen durum parametrelerinden belirlenmesine indirgenir.
Bu sorunun çözümü, bu işlemin yapıldığı şartlara göre farklı olacaktır. Gerçek koşullarda meydana gelen gaz veya sıvı karışımlarının oluşumuna yönelik tüm yöntemler üç gruba ayrılabilir: 1) sabit bir hacimde karıştırma işlemi; 2) hat içi karıştırma işlemi; 3) hacmi doldururken karıştırma.
Karıştırma işlemlerinin genellikle karıştırma sistemi ile çevre arasında ısı alışverişi olmadan gerçekleştiği, yani adyabatik olarak ilerlediği kabul edilir. Isı transferi varlığında karıştırma iki aşamaya ayrılabilir: ısı transferi olmadan adyabatik karıştırma ve elde edilen karışımın çevre ile ısı değişimi.
Sonuçları basitleştirmek için iki gerçek gazın karışımını ele alalım. Üç veya daha fazla gazın eşzamanlı karışımı, iki gaz için hesaplama formülleri kullanılarak yeni bir bileşenin art arda eklenmesiyle bulunabilir.
Karışımın bileşenlerine ayrılması zorunlu olarak iş harcaması gerektirdiğinden, tüm karıştırma durumları geri dönüşü olmayan işlemlerdir. Geri dönüşü olmayan herhangi bir süreçte olduğu gibi, karıştırma sırasında entropide bir artış olur S sistemin c'si ve buna karşılık gelen çalışma kapasitesi kaybı (ekserji): De
= T işletim sistemi 
S c, nerede T o.c - ortam sıcaklığı.
Farklı basınç ve sıcaklıklara sahip gazlar karıştırıldığında, karıştırılan gazlar arasında tersinmez ısı transferinden ve bunların basınç farkının kullanılmamasından dolayı ilave performans kayıpları meydana gelir. Böylece, karıştırma sırasında entropideki artış, hem farklı doğadaki gazların veya sıvıların fiili karıştırılmasının (difüzyonunun) bir sonucu olarak hem de karışık maddelerin sıcaklık ve basınçlarının eşitlenmesi nedeniyle meydana gelir.
Olası karıştırma yöntemlerini göz önünde bulundurun.
2.1. Sabit hacimde karıştırma işlemleri
Bir miktar ısı yalıtımlı kap hacmi olsun V bir bölmeyle iki bölmeye bölünmüştür; bunlardan biri parametrelere sahip bir gaz (sıvı) içerir P 1, sen 1, T 1 , sen 1 , diğerinde - parametrelere sahip başka bir gaz (sıvı) P 2, sen 2, T 2 , sen 2, (Şekil 2.1).
|
P 1 , T 1, sen 1, sen 1 , M 1 |
P 2 , T 2, sen 2, sen 2 , M 2 |
|
P, T sen sen, M |
Pirinç. 2.1. Karıştırma işleminin şeması
sabit hacimde
Sırasıyla bir bölmedeki gazın kütlesini ve bu bölmenin hacmini belirtiriz M 1 ve V 1 ve başka bir bölmede - M 2 ve V 2. Ayırma bölmesi kaldırıldığında, her bir gaz tüm hacim boyunca yayılacak ve sonuçta ortaya çıkan karışımın hacmi açıkça toplama eşit olacaktır. V = V 1 + V 2. Karıştırma sonucunda gazın basıncı, sıcaklığı ve yoğunluğu kabın hacmi boyunca eşitlenir. Karışımdan sonra gazın durumuna ait parametrelerin değerlerini gösterelim P sen T, sen.
Enerjinin korunumu yasasına göre, ortaya çıkan gaz karışımı, her bir gazın iç enerjilerinin toplamına eşit bir iç enerjiye sahip olacaktır:
sen = sen 1 + sen 2
M 1 sen 1 + M 2 sen 2 = (M 1 + M 2) sen = sen. (2.1)
Gazın karıştırıldıktan sonraki özgül iç enerjisi aşağıdaki şekilde belirlenir:
.
(2.2)
Benzer şekilde karışımın özgül hacmi:
.
(2.3)
Karıştırma sonrası gaz parametrelerinin geri kalanına gelince ( P, T, S), daha sonra gazlar ve sıvılar için, karışım bileşenlerinin parametrelerinin değerleri aracılığıyla genel anlamda analitik olarak hesaplanamazlar. Bunları belirlemek için şunu kullanın: sen, izobarları ve izotermleri içeren bir u diyagramı veya sen, T- üzerinde izokorların ve izobarların çizildiği bir diyagram (aynı gazı karıştırmak için) veya gazların ve sıvıların termodinamik özelliklerinin tabloları. Karışımdan sonra gazın (2.2) ve (2.3) ve u bağıntılarının yardımıyla belirlendikten sonra diyagramlardan veya tablolardan bulunabilir. P, T, S.
Değerler P,
T Ve S Karıştırıldıktan sonra gazlar, yalnızca ideal gazlar için, karışık kısımların durum parametrelerinin bilinen değerleri cinsinden doğrudan ifade edilebilir. Birinci gazın ısı kapasitesinin ortalama değerini aşağıdaki sıcaklık aralığında gösterelim: T 1 ila T başından sonuna kadar 
ve sıcaklık aralığındaki başka bir gaz T 2 ila T başından sonuna kadar 
.
Verilen 
;
;
(2.2) ifadesinden şunu elde ederiz:
T
=
veya T
=
,
(2.4)
Nerede G 1 ve G 2 - Karışımı oluşturan ideal gazların kütle kesirleri.
İdeal gazlar için durum denkleminden şu sonuç çıkar:
M 1
=
;M 2
=
.
Kütlelerin değerleri (2.4)'te değiştirildikten sonra gaz karışımının sıcaklığı ifadeden bulunabilir.
T
=
.
(2.5)
İdeal gazlardan oluşan bir karışımın basıncı, gaz karışımını oluşturan bileşenlerin kısmi basınçlarının toplamı olarak tanımlanır. 
kısmi basınçların olduğu yer 
Ve 
Clapeyron denklemi kullanılarak belirlenir.
entropi artışı 
S Geri dönüşümsüz karışımdan c sistemleri, karıştırmadan sonra karışıma dahil edilen gazların entropilerinin toplamları ile karıştırmadan önceki ilk bileşenlerin toplamları arasındaki farkla bulunur:
S
= S
– (M 1 S 1
+ M 2 S 2).
İki gazı karıştırırken ideal gazların karışımı için.
S C
= M[(G 1 C P 1
+ G 2 C P 2) T
– (G 1 R 1
+ G 2 R 2) P]–
– [M 1 (C P 1 milyon T 1 – R içinde P 1) + M 2 (C P 2ln T 2 – R içinde P 2)]–
–M(R 1 G 1 milyon R 1 + R 2 G 2ln R 2),
Nerede R Ben karışımı oluşturan ideal gazların hacim oranıdır;
R aşağıdaki denklemle belirlenen karışımın gaz sabitidir:
R = G 1 R 1 + G 2 R 2 .
Sabit bir hacimde karıştırma sırasındaki ekserji ve anerji diyagramı şekil 2'de gösterilmektedir. 2.2.
Pirinç. 2.2. Ekserji ve anerji diyagramı
sabit hacimde karıştırma: 
– karıştırma sırasında spesifik ekserji kaybı
2. Sıcaklıkları farklı olan gaz ve buharların karıştırılması.
Atmosfer sisleri bu şekilde oluşur. Çoğu zaman sis, geceleri açık havalarda, yoğun bir şekilde ısı yayan Dünya yüzeyinin büyük ölçüde soğuduğu durumlarda ortaya çıkar. Sıcak nemli hava, soğuyan Dünya ile veya yüzeyine yakın soğuk hava ile temas eder ve içinde sıvı damlacıkları oluşur. Aynı şey sıcak ve soğuk havanın cepheleri karıştığında da olur.
3. Buhar içeren bir gaz karışımının soğutulması.
Bu durum, suyun kaynadığı bir çaydanlık örneğiyle açıklanabilir. Su buharı, ışığı dağıtmadığı için görünmeyen ağızdan kaçar. Ayrıca, su buharı hızla soğur, içindeki su yoğunlaşır ve çaydanlık musluğuna kısa bir mesafede, ışığı dağıtma yeteneği nedeniyle görünür hale gelen bir sis olan sütlü bir bulut görüyoruz. Soğuk bir günde pencereyi açtığımızda da benzer bir olay gözlemleniyor. Kızartma tavasında kaynatılan yağ, odada yalnızca iyi havalandırılan bir oda tarafından giderilebilen bir gaz (yağ aerosolü) oluşturduğunda daha güçlü bir aerosol oluşur.
Ek olarak, uçucu olmayan ürünlerin oluşumuna yol açan gaz reaksiyonlarının bir sonucu olarak yoğuşma aerosolü oluşabilir:
Yakıtın yanması sırasında, yoğunlaşması fırın dumanının ortaya çıkmasına neden olan baca gazları oluşur;
Fosfor havada yakıldığında beyaz duman oluşur (P 2 O 5);
· gaz halindeki NH3 ve HC1 etkileşime girdiğinde duman MH4C1 (tv) oluşur;
· Çeşitli metalurjik ve kimyasal işlemlerde meydana gelen havadaki metallerin oksidasyonuna, metal oksit parçacıklarından oluşan dumanların oluşumu eşlik eder.
DAĞITIM YÖNTEMLERİ
Dispersiyon aerosolleri, katı ve sıvı cisimlerin gazlı bir ortamda öğütülmesi (püskürtülmesi) sırasında ve toz halindeki maddelerin hava akışlarının etkisi altında askıda kalmış hallere geçişi sırasında oluşur.
Katıların püskürtülmesi iki aşamada gerçekleşir:
taşlama ve ardından püskürtme. Bir maddenin aerosol durumuna aktarılması, aerosolün uygulanması sırasında gerçekleştirilmelidir, çünkü diğer dispers sistemlerden farklı olarak emülsiyonlar, süspansiyonlar, aerosoller önceden hazırlanamaz. Ev ortamlarında, sıvı ve toz halindeki aerosolleri elde etmenin neredeyse tek yolu, "aerosol ambalajı" veya "aerosol kutusu" adı verilen bir cihazdır. İçerisindeki madde basınç altında paketlenir ve sıvılaştırılmış veya sıkıştırılmış gazlar kullanılarak püskürtülür.
AEROSOLLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
Aerosollerin özellikleri şu şekilde belirlenir:
Dağınık fazın ve dağılım ortamının maddelerinin doğası;
Aerosolun kısmi ve kütlesel konsantrasyonu;
Parçacık boyutu ve parçacık boyutu dağılımı;
Birincil (toplanmamış) parçacıkların şekli;
Aerosol yapısı;
Parçacık yükü.
Aerosollerin ve diğer dağınık sistemlerin konsantrasyonunu karakterize etmek için kütle konsantrasyonu ve sayısal (kısmi) konsantrasyon kullanılır.
Kütle konsantrasyonu - bir birim gaz hacmindeki tüm asılı parçacıkların kütlesi.
Sayısal konsantrasyon - aerosolün birim hacmi başına parçacık sayısı. Aerosol oluşumu sırasındaki sayısal konsantrasyon ne kadar büyük olursa olsun, birkaç saniye sonra 103 parçacık/cm3'ü aşamaz.
AEROSOL PARÇACIK BOYUTLARI
Minimum parçacık boyutu, bir maddenin topaklanma durumunda var olma olasılığına göre belirlenir. Dolayısıyla bir molekül su ne gaz, ne sıvı, ne de katı oluşturamaz. Faz oluşumu için en az 20-30 molekülden oluşan agregatlar gereklidir. Bir katı veya sıvının en küçük parçacığı 1 10 -3 µm'den küçük olamaz. Bir gazı sürekli bir ortam olarak düşünmek için parçacık boyutlarının, gaz moleküllerinin serbest yolundan çok daha büyük olması gerekir. Partikül boyutunun üst sınırı kesin olarak tanımlanmamıştır ancak 100 mikrondan büyük partiküller uzun süre havada asılı kalamaz.
AEROSOLLERİN MOLEKÜLER-KİNETİK ÖZELLİKLERİ
Aerosollerin moleküler kinetik özelliklerinin özellikleri şunlardan kaynaklanmaktadır:
Dağınık fazın düşük konsantrasyonlu parçacıkları - yani, 1 cm3 altın hidrosol 10 16 parçacık içeriyorsa, o zaman aynı hacimdeki altın aerosolde 10 7'den az parçacık vardır;
Dağılım ortamının - havanın düşük viskozitesi, dolayısıyla parçacıkların hareketinden kaynaklanan düşük sürtünme katsayısı (B);
Dispersiyon ortamının yoğunluğu düşük olduğundan ρ kısmı » ρ gazıdır.
Bütün bunlar, aerosollerdeki parçacıkların hareketinin liyosollere göre çok daha yoğun olduğu gerçeğine yol açmaktadır.
Aerosolün kapalı bir kap içinde olduğu (yani harici hava akışları hariç) ve parçacıkların yarıçapı r ve yoğunluğu p olan küresel olduğu en basit durumu ele alalım. Böyle bir parçacık aynı anda dikey olarak aşağıya doğru yönlendirilen yer çekimi kuvvetinden ve zıt yönde sürtünme kuvvetinden etkilenir. Ayrıca parçacık Brownian hareketindedir ve bunun sonucu difüzyondur.
Aerosollerdeki difüzyon ve sedimantasyon süreçlerini ölçmek için değerler kullanılabilir.
spesifik difüzyon akısı i diff i
spesifik sedimantasyon akışı sağlanır. .
Hangi akışın geçerli olacağını bulmak için oranlarını göz önünde bulundurun:
Bu ifadede (p - p 0) » 0 olur. Dolayısıyla kesrin büyüklüğü parçacıkların büyüklüğüne göre belirlenecektir.
r > 1 μm ise, o zaman i sed » i dif, yani difüzyon ihmal edilebilir - hızlı sedimantasyon meydana gelir ve parçacıklar kabın dibine çöker.
Eğer r< 0,01 мкм, то i сед « i диф. В этом случае можно пренебречь седиментацией - идет интенсивная диффузия, в результате которой частицы достигают стенок сосуда и прилипают к ним. Если же частицы сталкиваются между собой, то они слипаются, что приводит к их укрупнению и уменьшению концентрации.
Böylece, hem çok küçük hem de çok büyük parçacıklar aerosolden hızla kaybolur: birincisi duvarlara yapışma veya birbirine yapışma nedeniyle, ikincisi - dibe çökmenin bir sonucu olarak. Orta büyüklükteki parçacıklar maksimum stabiliteye sahiptir. Bu nedenle, aerosol oluşumu anında parçacıkların sayısal konsantrasyonu ne kadar büyük olursa olsun, birkaç saniye sonra 10 3 parça/cm3'ü aşmaz.
AEROSOLLERİN ELEKTRİKSEL ÖZELLİKLERİ
Aerosol parçacıklarının elektriksel özellikleri, liyosoldeki parçacıkların elektriksel özelliklerinden önemli ölçüde farklıdır.
1. DES, aerosol parçacıklarında görünmez, çünkü gazlı ortamın düşük dielektrik sabiti nedeniyle, içinde elektrolitik ayrışma pratik olarak meydana gelmez.
2. Parçacıklar üzerindeki yük, esas olarak kozmik, ultraviyole veya radyoaktif ışınlar tarafından gaz iyonizasyonunun bir sonucu olarak gaz fazında oluşan iyonların gelişigüzel adsorpsiyonu nedeniyle ortaya çıkar.
3. Parçacıkların yükü rastgeledir ve aynı yapıdaki ve aynı büyüklükteki parçacıklar için hem büyüklük hem de işaret bakımından farklı olabilir.
4. Bir parçacığın yükü zamanla hem büyüklük hem de işaret bakımından değişir.
5. Spesifik adsorpsiyonun yokluğunda, parçacık yükleri çok küçüktür ve genellikle temel elektrik yükünü 10 kattan fazla aşmaz.
6. Spesifik adsorpsiyon, parçacıkları oldukça polar bir maddeden oluşan aerosollerin karakteristiğidir, çünkü bu durumda moleküllerin yüzey oryantasyonuna bağlı olarak arayüzey yüzeyinde yeterince büyük bir potansiyel sıçrama meydana gelir. Örneğin su veya kar aerosollerinin arayüzey yüzeyinde yaklaşık 250 mV'luk pozitif bir elektrik potansiyeli vardır.
Uygulamadan, metallerin ve bunların oksitlerinin aerosol parçacıklarının genellikle negatif yük (Zn, ZnO, MgO, Fe 2 0 3) ve metal olmayan aerosol parçacıklarının ve bunların oksitlerinin (SiO 2, P 2 O 5) taşıdığı bilinmektedir. pozitif yüklüdür. NaCl ve nişasta parçacıkları pozitif yüklü, un parçacıkları ise negatif yüklüdür.
Agregatif Kararlılık. Pıhtılaşma
Diğer dağınık sistemlerden farklı olarak, aerosollerin parçacıkların yüzeyi ile gazlı ortam arasında herhangi bir etkileşimi yoktur, bu da parçacıkların birbirlerine ve darbe anında makroskobik cisimlere yapışmasını engelleyen hiçbir kuvvetin olmadığı anlamına gelir. Dolayısıyla aerosoller toplu olarak kararsız sistemlerdir. İçlerindeki pıhtılaşma, hızlı pıhtılaşmanın türüne göre gerçekleşir, yani parçacıkların her çarpışması birbirine yapışmasına yol açar.
Pıhtılaşma hızı, aerosolün sayısal konsantrasyonunun artmasıyla hızla artar.
Aerosolün başlangıç konsantrasyonuna bakılmaksızın, birkaç dakika sonra 1 cm3'te 10 8 -10 6 parçacık bulunur (karşılaştırma için - liyosollerde ~ 10 15 parçacık). Bu nedenle, oldukça seyreltilmiş sistemlerle uğraşıyoruz.
| Pıhtılaşma oranının aerosol konsantrasyonu sayısındaki artışa bağlılığı | |
| 1 cm3 cinsinden başlangıç sayısal konsantrasyonu | Aerosol konsantrasyonunu 2 kat azaltmak için gereken süre |
| Saniyenin kesirleri | |
| 15-30 sn | |
| 30 dk | |
| Birkaç gün | |
AEROSOLLERİ YOK ETME YÖNTEMLERİ
Aerosollerin toplu olarak kararsız olmasına rağmen, bunların yok edilmesi sorunu çok ciddidir. Aerosolleri yok etmenin gerekli olduğu çözümünde ana problemler:
Atmosfer havasının endüstriyel aerosollerden arındırılması;
Endüstriyel dumandan değerli ürünlerin yakalanması;
Bulut ve sisin yapay olarak serpilmesi veya dağıtılması.
Aerosoller aşağıdakilere göre parçalanır:
hava akımlarının etkisi altında veya aynı parçacık yüklerinden dolayı saçılma;
· sedimantasyon;
Damar duvarlarına difüzyon
· pıhtılaşma;
· Dağınık fazdaki parçacıkların buharlaşması (uçucu maddelerin aerosolleri durumunda).
Arıtma tesislerinin en eskisi bacadır. Güneş ışığının etkisi altında atmosferin yüzey katmanına giren ve çeşitli reaksiyonlar sonucunda bazı kimyasal bileşikler daha az tehlikeli maddelere dönüştüğünden, zararlı aerosolleri mümkün olduğunca atmosfere salmaya çalışırlar (Norilsk Madencilik'te). ve Metalurji Kombine, örneğin üç kanallı bir borunun yüksekliği 420 m'dir).
Ancak endüstriyel üretimin mevcut yoğunluğu, baca emisyonlarının ön arıtmaya tabi tutulmasını gerektirmektedir. Aerosollerin imhası için birçok yöntem geliştirilmiştir, ancak bunlardan herhangi biri iki aşamadan oluşur:
birincisi dağılmış parçacıkların yakalanması, gazdan ayrılması,
ikincisi, parçacıkların gazlı ortama yeniden girmesini önlemektir, bunun nedeni, sıkışan parçacıkların yapışması, onlardan güçlü bir tortu oluşması sorunudur.
AEROSOL KUTULARI
Aerosol kutunun çalışma prensibi, ambalajın içerisine konulan ilacın, ambalajın çalıştırıldığı sıcaklık aralığında doymuş buhar basıncı atmosfer basıncından yüksek olan bir tahliye sıvısı ile karıştırılmasıdır.
Karışım, sıvının üzerindeki doymuş buhar basıncının etkisi altında silindirden dışarı atılır.
Herhangi bir kararlı maddenin doymuş buhar basıncının yalnızca sıcaklıkla belirlendiği ve hacme bağlı olmadığı bilinmektedir. Bu nedenle, silindirin tüm çalışma süresi boyunca içindeki basınç sabit kalacaktır, bu nedenle parçacıkların aralığı ve püskürtme konisinin açısı pratik olarak sabit kalacaktır.
Püskürtülen maddenin tahliye sıvısı ile etkileşiminin niteliğine ve toplanma durumuna bağlı olarak, aerosol ambalajlamadaki sistemler farklı sayıda fazdan oluşacaktır. Bileşenlerin karşılıklı çözünürlüğü durumunda homojen bir sıvı çözelti, diğer durumlarda bir emülsiyon veya süspansiyon ve son olarak ilaç ve tahliye sıvısı makroskobik olarak heterojen bir sistem oluşturduğunda heterojen bir sistem oluşur. Açıkçası, ilk durumda, aerosol paketi iki fazlı bir sistem içerir - sıvı ve doymuş buhar. Bir emülsiyon veya süspansiyon atmosfere salındığında, yalnızca dispersiyon ortamı ezilir; sonuçta ortaya çıkan parçacıklar, en iyi ihtimalle, sıvı fazdaki boyutlara sahip olacaktır.
İlaç ve tahliye sıvısı birbiriyle sınırlı ölçüde karışmadığında veya karışmadığında ve sıvılardan biri diğerinin içinde küçük damlacıklar halinde dağıldığında emülsiyonlar oluşur.
Ürünün ambalajdan atmosfere çıkmasıyla oluşan sistemin niteliği, sıvılardan hangisinin dağılmış faz olduğuna bağlıdır. Dağınık faz bir preparat ise, bir aerosol oluşur. Dağınık fazın tahliye edici bir sıvı olması durumunda köpük elde edilir. Aerosol kutuları kullanılarak elde edilen parçacıkların boyutu, müstahzarı oluşturan maddelerin fizikokimyasal özelliklerine, bileşenlerin oranına, kutunun tasarım özelliklerine ve işleminin sıcaklık koşullarına bağlıdır.
Dağılım derecesi şu şekilde ayarlanabilir: “çıkışın boyutu değiştirilerek;
Tahliye sıvısının doymuş buharının basıncını değiştirerek;
İlacın ve tahliye maddesinin kantitatif oranını değiştirerek.
MADDELERİ TAHLİYE EDİN
En önemli yardımcı bileşen, ilacın atmosfere salınmasını ve daha sonra dağılmasını sağlayan maddedir. Bu maddelere itici gazlar (Latince "pro-peilere" - sürmek için) denir. İtici gazın iki işlevi yerine getirmesi gerekir:
İlacın salınması için gerekli basıncı yaratın;
Açığa çıkan ürünü atmosfere dağıtın. İtici gaz olarak freonlar ve sıkıştırılmış gazlar kullanılır. Freonlar alifatik serinin düşük moleküler ağırlıklı organoflor bileşikleridir.
Aşağıdaki freon tanımlama sistemi benimsenmiştir: son rakam (birim sayısı) moleküldeki flor atomlarının sayısı anlamına gelir, önceki rakam (onlarca rakam) bir artan hidrojen atomlarının sayısıdır ve üçüncüsü ( Yüzlerce sayı), bir azaltılmış karbon atomlarının sayısıdır. Örneğin: F-22, CHC1F2'dir, F-114, C2C12F4'tür.
Döngüsel yapıya sahip moleküllerden oluşan maddelerin de sayısal bir tanımı vardır, ancak sayıların önüne "C" harfi yerleştirilir, örneğin: C318 - C4F8 (oktaflorosiklobütan).
Sıkıştırılmış gazlar olarak N2, N20, CO2 vb. kullanılır.
AEROSOL PAKETLERİNİN AVANTAJLARI
1. İlacın ince dağılmış bir duruma aktarılması, sıvılaştırılmış itici gazın potansiyel enerjisinden dolayı meydana gelir ve herhangi bir yabancı cihazın kullanılmasını gerektirmez.
2. Aerosol oluşturmak için nozüle gerek yoktur.
3. Birim zamanda, küçük boyutlu parçacıklar elde etmek için önemli miktarda madde dağıtılabilir - eğer başka yöntemler kullanılmış olsaydı, çok daha fazla enerji gerekli olurdu.
4. Sisleme modu stabildir: elde edilen parçacıkların boyutu, uçuş menzili, koninin tepesindeki açı, tüm çalışma süresi boyunca çok az değişir.
5. Püskürtülen maddenin dozajını önceden sabitleyebilirsiniz.
6. Parçacık boyutunu ayarlayabilirsiniz.
7. Aerosolün çoklu dağılım derecesi düşüktür.
8. Bütün parçacıklar aynı kimyasal bileşime sahiptir.
9. Püskürtülen preparatların sterilliği sağlanır.
10. Ambalajdaki ilaç atmosferik oksijenle temas etmez, bu da stabilitesini sağlar.
11. Kendiliğinden kapanan valf, ürünün kullanılmayan kısmının dökülmesi veya buharlaşması nedeniyle kaybolma olasılığını ortadan kaldırır.
12. Paketleme her zaman kullanıma hazırdır.
13. Ambalaj kompakttır. Bireysel veya grup kullanımına izin verir.
İlk aerosol paketleri 80'li yıllarda ortaya çıktı. 20. yüzyıl Avrupa'da. İkinci Dünya Savaşı sırasında Amerika Birleşik Devletleri bunların geliştirilmesinde başı çekti. 1941'de bir cam kapta paketlenmiş bir böcek ilacı olan bir aerosol paketi oluşturuldu. Freon-12 itici gaz olarak görev yaptı.
Endüstriyel ölçekte üretim, II. Dünya Savaşı'ndan sonra Amerika Birleşik Devletleri'nde ve ardından dünyanın diğer ülkelerinde başladı.
AEROSOLLERİN PRATİK UYGULAMALARI
Aerosollerin yaygın kullanımı yüksek verimliliklerinden kaynaklanmaktadır. Bir maddenin yüzeyindeki bir artışın, aktivitesinde bir artışın eşlik ettiği bilinmektedir. Aerosol şeklinde püskürtülen az miktarda madde büyük bir hacim kaplar ve yüksek reaktiviteye sahiptir. Bu, aerosollerin diğer dispers sistemlere göre avantajıdır.
Aerosoller kullanılır:
Askeri ve uzay dahil teknolojinin çeşitli alanlarında;
Tarımda; « sağlık hizmetlerinde;
Meteorolojide; günlük yaşamda vb.
Son zamanlarda farmasötik uygulamada, aerosol formundaki dozaj formlarının hazırlanması yaygın olarak kullanılmaktadır. İlacın geniş yüzeylere uygulanmasının gerekli olduğu durumlarda (akut solunum yolu hastalıkları, yanıklar vb.) Tıbbi maddelerin aerosol formunda kullanılması uygundur. Bileşimlerinde sıvı film oluşturucu maddeler içeren dozaj formları büyük bir etki sağlar. Böyle bir ilaç etkilenen bölgeye püskürtüldüğünde, bandajın yerini alan ince, şeffaf bir filmle kaplanır.
Aerosol ambalajın kullanımı üzerinde daha ayrıntılı olarak duralım.
Şu anda aerosol ambalajlarda 300'den fazla ürün çeşidi bulunmaktadır.
Birinci grup: ev kimyasalları.
Böcek öldürücüler böceklerin yok edilmesine yönelik preparatlardır.
Güvelere karşı anlamına gelir.
Evcil hayvanlar için böcek öldürücüler.
İç mekan bitkilerini ve meyve ve meyve bitkilerini mantar hastalıklarından ve zararlılardan korumak için araçlar.
Lakeler ve boyalar.
Hava spreyleri.
c Parlatma ve temizleme bileşikleri.
İkinci grup:
Parfüm ve kozmetik. « Saç bakım ürünleri (vernikler, şampuanlar vb.).
Tıraş köpükleri ve jelleri.
El ve ayaklar için kremler.
Güneş yanığına karşı ve güneş yanığına karşı yağ.
Deodorantlar.
Parfümler, kolonyalar, tuvalet suyu.
Üçüncü grup: tıbbi aerosoller.
Dördüncü grup: teknik aerosoller.
Yağlama yağları.
Korozyon önleyici kaplamalar.
Koruyucu filmler. kuru yağlayıcılar.
Delme makinelerinde kesicilerin soğutulması için emülsiyonlar.
Beşinci grup: gıda aerosolleri.
GIDA AEROSOLLERİ
İlk gıda kapları 1947'de ABD'de ortaya çıktı. Kekleri ve hamur işlerini süslemek için kremler içeriyordu ve yalnızca bunları yeniden doldurulmak üzere iade eden restoranlar tarafından kullanılıyordu. Bu tip aerosol ambalajların seri üretimi ancak 1958'de başladı.
Aerosol gıda ambalajları üç ana gruba ayrılabilir:
düşük sıcaklıkta saklama gerektiren ambalajlar;
müteakip ısıl işlemle paketleme;
Daha fazla ısıl işlem yapılmadan ambalajlama.
Aerosol ambalajlarda üç tür gıda ürünü üretilmektedir: kremler, sıvılar, macunlar. Salata sosları, işlenmiş peynir, meyve suları, tarçın, mayonez, domates suyu, %30 krem şanti vb. ürünleri aerosol ambalajlarda satın alabilirsiniz.
Gıda aerosollerinin üretimindeki büyüme aşağıdakilerle açıklanmaktadır:
geleneksel ambalaj türlerine göre avantajları;
yeni itici gazların geliştirilmesi;
Doldurma teknolojisinde gelişme.
Gıda aerosol ambalajının avantajları:
Kullanım kolaylığı;
zaman kazanmak;
gıda tüketime hazır bir halde paketlenir ve paketten homojen bir şekilde çıkarılır;
ürün sızıntısı yok;
nem kaybolmaz ve ambalajın içine nüfuz etmez;
aroma kaybolmaz;
ürün steril tutulur.
Gıda aerosol formülasyonlarına aşağıdaki gereklilikler uygulanır:
1. İtici gazlar yüksek saflıkta, toksik olmayan, tatsız ve kokusuz olmalıdır. Şu anda karbondioksit, nitröz oksit, nitrojen, argon ve C318 freon kullanılmaktadır.
2. Sulu çözeltilerde çözünürlüğü çok sınırlı olan sıkıştırılmış gazlar, krem şanti, dekoratif kremler, köpükler vb. için gerekli olan köpük oluşumuna katılamaz. Bu ürünlerle birlikte C318 freon kullanılması tercih edilir. çok daha pahalıdır.
Tablo 18.4 Çeşitli gıda aerosollerinin örnek formülasyonları
| Aerosol İçerikleri | Miktar, % kütle | |
| 1. Atıştırmalık Sandviçler için Krem Şanti | ||
| Kremalı lor | 50-60 | |
| 25-30 | ||
| Bitkisel yağ ve aromatik katkı maddeleri | 6-10 | |
| Freon С318 | 7 | |
| 2. Şekerleme dekorasyonu için pudra şekeri | ||
| Şeker | 55-60 | |
| su | 15-25 | |
| Sebze yağı | ||
| sağlam | 9-14 | |
| sıvı | 3-5 | |
| Tuz | 0,1-0,3 | |
| Mikrokristal selüloz | 1,0 | |
| kokular | 1-4 | |
| Emülgatörler | 0,5-1 | |
| Freon С318 | 7 | |
| 3. Mus | ||
| Bal veya meyve şurubu | 78-83 | |
| su | 7-9 | |
| Bitkisel yağ (katı) | 3-5 | |
| Mikrokristal selüloz | 1-2 | |
| Monogliseritler | 0,5-1 | |
| Sorbitol polyesterleri | 0,05-1 | |
| Freon SZ18 | 7 | |
| Tablo 18.4'ün devamı | ||
| Aerosol İçerikleri | Miktar, % kütle | |
| 4. Köpük şeklinde dekoratif sos | ||
| Hardal (ince öğütülmüş toz) | 0,94 | |
| Limon suyu | 4,72 | |
| Sirke | 9,44 | |
| su | 34 | |
| Polisorbat 80 | 0,5 | |
| emülsifiye edici karışım | 2,25 | |
| Mikrokristal selüloz | 2,5 | |
| Katkı maddeleri - köpük stabilizatörleri | 4,59 | |
| Freon С318 + nitröz oksit (Р=8 atm) | 7 | |
| 5. Köpük şeklinde yağ-sirke sosu | ||
| su | 11,80 | |
| Tuz | 1,96 | |
| Şeker | 1,47 | |
| Sirke | 22,81 | |
| Zeytin yağı | 61,75 | |
| Polisorbat 80 | 0,10 | |
| sarmısak yağı | 0,12 | |
| karabiber yağı | 0,10 | |
| Freon С318 | 10,0 | |
| 6. Kavrulmuş mısır taneleri için sos | ||
| Tuz (ekstra) | 10,00 | |
| Sebze yağı | 58,97 | |
| Diğer yağ katkı maddeleri | 0,03 | |
| Boya | 1,00 | |
| Freon-S318 | 10,00 | |
3. Freonların kullanımı bir avantaj daha sağlar: köpük formunda salınan ürünlerin formülasyonlarına, nispeten küçük bir hacim kaplarken, ağırlıkça% 10'dan fazla olmayan bir miktarda sıvılaştırılmış gazlar dahil edilir. Bu, silindire önemli ölçüde daha fazla ürün yüklemenize olanak tanır - silindir kapasitesinin %90'ı (sıkıştırılmış gazlı paketlerde yalnızca %50) ve ürünün paketten tamamen çıkmasını garanti eder.
4. İtici gazın seçimi, gıda ürününün türüne ve amaçlanan dağıtım şekline (krem, sıvı, macun) göre belirlenir. Yüksek saflıkta CO2 ve nitröz oksit karışımları kendilerini kanıtlamıştır. Köpük elde etmek için C318 freonun nitröz oksit ile karışımları kullanılır. Bu karışımla paketlenmiş pasta süsleme kreması, rengi iyi koruyan stabil bir köpük üretir. Şuruplar için CO2 en uygun itici gaz olarak kabul edilir.
İçeriğin silindirden dağıtılmasının kalitesi aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
Ürün hazırlama teknolojileri;
Stabilizatör (mikrokristalin selüloz yaygın olarak kullanılır);
Doğru silindir ve valf seçimi.
Tarçın ve limon suyu için, ürünleri damla veya jet şeklinde istenilen şekilde dağıtabilen, kontrol edilebilir bir püskürtme başlığı geliştirilmiştir. Yapay tatlandırıcılar için dozaj valfleri kullanılır; dağıttıkları bir doz, bir parça kesilmiş şekere karşılık gelir, vb.
AEROSOL TAŞIMACILIK
Pnömatik taşıma, un öğütme, tahıl, yem endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır; bu, otomasyonun uygulanması, işgücü verimliliğinin artırılması ve maliyetlerin azaltılması için koşullar yaratır. Bununla birlikte, pnömatik taşımanın kullanımı, büyük miktarda havayı taşımak için büyük miktarda elektrik harcamasıyla ilişkilidir (1 kg hava, 5-6 kg dökme malzemeyi taşır).
Daha ilerici olan ise, taşıma başlangıcında unun havalandırılması ve yüksek hava basıncı nedeniyle hava akışında yüksek malzeme konsantrasyonunun elde edildiği aerosol taşımadır. Havalandırma, un parçacıkları arasındaki yapışmayı kırar ve sıvı gibi akışkanlık özelliği kazanır, bunun sonucunda 1 kg hava, 200 kg una kadar hareket eder.
Aerosol taşıma tesisi bir besleyici, bir süper şarj cihazı, bir malzeme boru hattı ve bir boşaltıcıdan oluşur. Ana eleman, havanın malzeme ile karıştırıldığı ve karışıma, malzeme boru hattına beslenmesini sağlayan bir başlangıç hızının verildiği besleyicidir.
Aerosol taşımacılığının kullanıma sunulması, değirmenlerin verimliliğinin artırılmasını ve spesifik güç tüketiminin azaltılmasını mümkün kılmaktadır.
Aerosol taşımacılığı, yalnızca un değirmenciliğinin değil, aynı zamanda dökme malzeme ve tozların kullanımıyla bağlantılı diğer endüstrilerin de geleceğidir.
Aerosoller, katı parçacıkların veya sıvı damlacıkların bir gaz (S/G veya L/G) içinde süspanse edildiği mikroheterojen sistemlerdir.
Dağınık fazın toplanma durumuna göre aerosoller ikiye ayrılır: sis (F/G); duman, toz (T/G); duman [(W+T)/G)].
Dispersiyona göre aerosoller şunlardır: sis, duman, toz.
Diğer mikroheterojen sistemler gibi aerosoller de gerçek çözeltilerden (yoğunlaştırma yöntemleri) veya kaba sistemlerden (dispersiyon yöntemleri) elde edilebilir.
Sislerdeki su damlacıkları her zaman küreseldir ve partikül duman, kökenlerine bağlı olarak farklı şekillerde olabilir.
Dağınık fazın parçacıklarının çok küçük boyutu nedeniyle, adsorpsiyon, yanma ve diğer kimyasal reaksiyonların aktif olarak ilerleyebileceği gelişmiş bir yüzeye sahiptirler.
Aerosollerin moleküler kinetik özellikleri şunlardan kaynaklanmaktadır:
dağılmış fazın düşük konsantrasyonlu parçacıkları; dispersiyon ortamının düşük viskozitesi; dispersiyon ortamının düşük yoğunluğu.
Dağınık fazın parçacıklarının boyutuna bağlı olarak, bunlar ya hızla çökelebilir (r » 1 µm'de), ya da kabın duvarlarına yapışabilir ya da birbirine yapışabilir (r » 0,01 µm'de). Orta büyüklükteki parçacıklar en yüksek stabiliteye sahiptir.
Aerosoller termoforez, termopresipitasyon, fotoforez fenomenleriyle karakterize edilir.
Aerosollerin optik özellikleri liyosollerinkine benzer; ancak dağılmış fazın ve dağılım ortamının kırılma indislerindeki büyük farklılıklar nedeniyle ışığın onlar tarafından saçılması çok daha belirgindir.
Aerosollerin elektriksel özelliklerinin özgüllüğü, DES'in parçacıklar üzerinde görünmemesi, parçacıkların yükünün rastgele ve küçük olmasıdır. Parçacıklar birbirine yaklaştığında elektrostatik itme oluşmaz ve hızlı pıhtılaşma meydana gelir.
Aerosollerin imhası önemli bir sorundur ve sedimantasyon, pıhtılaşma, toz toplama ve diğer yöntemlerle gerçekleştirilir.
Tozlar, dağılmış fazın katı parçacıklar olduğu ve dağılma ortamının hava veya başka bir gaz olduğu yüksek derecede konsantre dağılmış sistemlerdir. Sembol: T/G.
Tozlarda dağılmış fazın parçacıkları birbirleriyle temas halindedir. Geleneksel olarak, çoğu dökme malzeme toz olarak anılır, ancak dar anlamda "toz" terimi, parçacık boyutu belirli bir kritik değerden daha küçük olan ve parçacıklar arası etkileşim kuvvetlerinin parçacık boyutuyla orantılı hale geldiği yüksek oranda dağılmış sistemler için kullanılır. parçacıkların kütlesi. En yaygın olanı, parçacık boyutları 1 ila 100 mikron arasında olan tozlardır. Bu tür tozların spesifik ara yüzey yüzeyi birkaç aydan (kurum) m2/g fraksiyonlarına (ince kumlar) kadar değişir.
Tozlar, katı dağılmış faza (ayrıca T/G) sahip aerosollerden çok daha yüksek katı parçacık konsantrasyonuyla farklılık gösterir. Toz, sedimantasyon sırasında katı dağılmış faza sahip bir aerosolden elde edilir. Süspansiyon (S/L) kurutulduğunda da toza dönüşür. Öte yandan tozdan hem aerosol hem de süspansiyon yapılabilir.
TOZ SINIFLANDIRMASI
1. Parçacıkların şekline göre:
Eş eksenli (üç eksen boyunca yaklaşık olarak aynı boyutlara sahiptir);
Lifli (partiküllerin uzunluğu genişlik ve kalınlıktan çok daha fazladır);
Düz (uzunluk ve genişlik kalınlıktan çok daha fazladır).
2. Parçacıklar arası etkileşimle:
Bağlantılı olarak dağılmış (parçacıklar birbirine bağlıdır, yani sistem belirli bir yapıya sahiptir);
Serbestçe dağılmış (kayma direnci yalnızca parçacıklar arasındaki sürtünmeden kaynaklanmaktadır).
3. Dağınık fazın parçacık boyutuna göre sınıflandırma:
Kum (2≤10 -5 ≤ d ≤ 2∙10 -3) m;
Toz (2∙10 -6 ≤ d ≤ 2∙10 -5) m;
Toz (d< 2∙10 -6) м.
TOZ ELDE ETME YÖNTEMLERİ
Diğer dispers sistemler gibi tozlar da iki grup yöntemle elde edilebilir:
Kaba dağılmış sistemler açısından - dispersiyon yöntemleriyle;
Gerçek çözümler açısından - yoğunlaştırma yöntemleriyle.
Yöntemin seçimi malzemenin doğasına, tozun amacına ve ekonomik faktörlere bağlıdır.
DAĞITIM YÖNTEMLERİ
Hammaddeler silindirli, bilyalı, titreşimli veya kolloid değirmenlerde ezilir, ardından fraksiyonlara ayrılır, çünkü öğütme sonucunda çok dağılımlı tozlar elde edilir (örneğin, aynı derecedeki un, 5 ila 60 mikron arası parçacıklar içerebilir).
Yüksek konsantrasyonlu süspansiyonların öğütülmesiyle verimli bir dağılım elde edilebilir.
Dispersiyonu kolaylaştırmak için yüzey aktif maddeler olan sertlik azaltıcılar kullanılır. Polarite eşitleme kuralına uygun olarak zemin katının yüzeyine adsorbe edilerek yüzey gerilimini azaltır, dispersiyon sırasında enerji tüketimini azaltır ve zemin fazının inceliğini arttırır.
Bazı durumlarda malzeme dispersiyondan önce ön işleme tabi tutulur. Böylece titanyum veya tantal hidrojen atmosferinde ısıtılır, hidritlere dönüştürülür, bunlar vakumda ezilir ve ısıtılır - saf metal tozları elde edilir.
Boyaların ve piroteknik bileşimlerin bir parçası olan pul tozları elde ederken öğütme için bilyalı değirmenler kullanılır. Toplar, ezilmiş malzemenin parçacıklarını düzleştirir ve yuvarlar.
Refrakter metallerden (tungsten, molibden, niyobyum) küresel şekilli parçacıklara sahip tozlar, bir arkın düşük sıcaklıktaki plazmasında ve yüksek frekanslı deşarjda elde edilir. Parçacıklar plazma bölgesinden geçerek erir ve küresel bir şekil alır, ardından soğuyup katılaşır.
Dispersiyon sırasında malzemenin kimyasal bileşimi değişmez.
YOĞUNLAŞTIRMA YÖNTEMLERİ
Bu yöntemleri iki gruba ayırmak mümkündür.
Birinci yöntem grubu, liyofobik sollerin pıhtılaşması nedeniyle parçacıkların birikmesiyle ilişkilidir. Solüsyonun buharlaşması veya solventin kısmen değiştirilmesi (çözünürlüğün azalması) sonucunda bir süspansiyon oluşur ve filtrelenip kurutulduktan sonra tozlar elde edilir.
İkinci yöntem grubu kimyasal reaksiyonlarla (kimyasal yoğunlaşma) ilişkilidir. Kimyasal yoğunlaştırma yöntemleri, kullanılan reaksiyonun türüne göre sınıflandırılabilir:
1. Elektrolitler arasında reaksiyon alışverişi yapın. Örneğin, reaksiyon sonucunda çökelmiş tebeşir (diş tozu) elde edilir:
Na2C03 + CaC12 \u003d CaCO3 + 2 NaCl.
2. Metallerin oksidasyonu.
Örneğin çinko oksidin ana bileşeni olan yüksek oranda dağılmış çinko oksit, çinko buharının 300°C'de hava ile oksidasyonu ile elde edilir.
3. Hidrokarbonların oksidasyonu.
Kauçuk, plastik, matbaa mürekkebi üretiminde kullanılan çeşitli kurum türleri, gaz veya sıvı hidrokarbonların oksijensiz yakılmasıyla elde edilir.
4. Metal oksitlerin geri kazanılması.
Yüksek oranda dağılmış metal tozları üretmek için doğal gaz, hidrojen veya katı indirgeyici maddelerle indirgeme kullanılır.
Ve çok daha fazlası, onsuz hayatın kendisi düşünülemez. İnsan vücudunun tamamı, insan fizyolojisine uyan belirli kurallara göre sürekli hareket halinde olan parçacıklardan oluşan bir dünyadır. Kolloidal organizma sistemleri, belirli bir kolloidal durumu karakterize eden bir dizi biyolojik özelliğe sahiptir: 2.2 Kolloidal hücre sistemi. Kolloid-kimyasal fizyoloji açısından...
Gaz sütunumuzun üç yatay A, B ve C katmanını hayal edelim; B katmanı A'nın üzerinde ve A katmanı C'nin üzerinde olsun. C katmanından bir miktar hacmin bir A ile karıştırılmasıyla herhangi bir miktarda A bileşimi karışımı elde etmek her zaman mümkündür. B katmanından gelen hacim. Bunun tersine, A bileşiminin herhangi bir karışımı, B ve C bileşiminin iki karışımına ayrıştırılabilir.
İki gazın bu şekilde karıştırılması ve ayrılması, A, B ve C'deki yatay boruların güçlendirilmesiyle tersine çevrilebilir bir şekilde de gerçekleştirilebilir. Gaz kolonundan dışarıya çıkan bu tür boruların her birinin ucu bir pistonla kapatılır. Şimdi pistonları B ve C katmanlarında içeri doğru, örneğin soldan sağa hareket ettirerek, A noktasında ise tam tersine pistonu dışarı, yani sağdan sola doğru iteceğiz. Daha sonra B ve C'de gazın bir kısmı kolondan ayrılacak ve tam tersine karışımın bir kısmı A'ya girecektir. Bu tür her borunun, bu borunun iletişim kurduğu gaz sütununun yatay tabakasıyla aynı bileşime sahip belirli bir karışım karışımı kütlesi içerdiğini varsayacağız.
Değerler daha sonra denklemlerden belirlenecektir.
Dolayısıyla şu sonuç çıkıyor
Şimdi karışımı tersinir bir şekilde bölüyoruz ve harcanan işi hesaplıyoruz.
A'ya karışımın birim hacmini ve B'den sırasıyla hacimleri türetiyoruz.
Bu süreçte yapılan toplam iş
buradaki değerleri yerine koyarsak bu işin sıfıra eşit olduğunu görüyoruz.
Burada bir incelik vardır: B karışımları ve A karışımının ayrıştığı karışımlar farklı yüksekliklere çıkarılır ve böylece farklı potansiyel enerjiler elde edilir. Ancak iş sıfır olduğundan ve sistemin sıcaklığı sabit olduğundan, bu ancak sistemin belirli bir miktarda ısı vermesi veya alması durumunda mümkündür. Potansiyel enerjideki değişimi bildiğimizde sisteme iletilen ısı miktarını ve dolayısıyla entropideki değişimi buluruz.
Potansiyel enerjinin artması
ancak sisteme verilen ısı miktarına eşittir, dolayısıyla entropideki artış şuna eşit olacaktır:
Böyle bir değere göre, B karışımının hacmi ile C karışımının hacminin entropilerinin toplamı, A karışımının birim hacminin entropisinden daha büyüktür. Buradan, B ve C karışımlarının hacimleri bulunabilir. Entropilerinin toplamı A karışımının birim hacminin entropisine eşit olan C; Bunu yapmak için, B ve C karışımlarının hacimlerini tersinir bir izotermal yöntemle hacimlere getiriyoruz ve bu süreçte her iki karışımın entropi artışlarının toplamını ters işaretle alınan ifadeye (75) eşitliyoruz.
Karışım B için entropi artışı şöyle olacaktır:
Basınçların yoğunluk cinsinden ifadesini denklem (76)'ya koyalım.
