Пены. Методы получения. Основные характеристики

Истинно «седая» пена образуется на поверхности расплавленного свинца при добавлении в него расплавленного цинка. Пена дает возможность извлечь золото и серебро, которые в качестве сопутствующего продукта присутствуют в свинцовых рудах. Пены используются также для проверки герметичности сварных швов.

Исключительно значение пен в противопожарном деле. Поскольку применяемые при тушении пожаров пены содержат в виде дисперсной фазы обычно углекислый газ, такая пена при нанесении на горящие предметы препятствует доступу к ним воздуха и способствует затуханию огня. Поскольку пена всегда находится сверху, она очень эффективна при тушении горючих жидкостей. В этом случае важными характеристиками пен являются скорость растекания по поверхности горящего нефтепродукта и их изолирующая способность, т.е. время предотвращения выхода паров горючей жидкости. Для получения подобных высокоустойчивых пен используются сложные составы, включающие, помимо основного пенообразователя, добавки других ПАВ, дополнительно стабилизирующих пену; значительные перспективы открывает здесь использование фторзамещенных соединений.

Даже отрицательные свойства пузырьков, а именно их седиментационную неустойчивость, можно разумно использовать. Речь идет о пенной флотации, одном из основных методов обогащения минерального сырья. При флотации, когда производится барботирование большого количества воздуха через водные растворы ПАВ, содержащие частички руды, образование обильной высокоустойчивой пены нежелательно, поскольку это затруднит дальнейшее выделение из пены ценного продукта. В этом случае используют ПАВ – слабые пенообразователи, для которых время жизни индивидуальных пузырьков не превышает нескольких десятков секунд. В качестве таких пенообразователей применяют низшие спирты или продукты переработки древесины (сосновое масло). Пена, содержащая флотируемые частицы (так называемая трехфазная пена), обладает более высокой устойчивостью, чем пена без твердых частиц, так что на поверхности флотационного аппарата образуется сравнительно тонкий слой «сливок», содержащих довольно высокую концентрацию флотируемого минерала. Периодически удаляя с поверхности эти «сливки» и разрушая пену, получают концентрат данного минерала.

В пене, которая образуется на поверхности моря, особая жизнь. Концентрация бактерий в ней в сотни и тысячи раз выше, чем в водной толще. Стабилизация такой пены происходит за счет «своих» ПАВ – продуктов жизнедеятельности и разложения организмов, обитающих в морской воде.

При сильном дожде через некоторое время на лужах могут образоваться пузыри. Это явление – отнюдь не признак продолжительности дождя, оно вызвано присутствием ПАВ, в частности, вымываемых из почвы. Очевидно, некоторая устойчивость речной пены обусловлена глинистыми частицами и растворимыми веществами, поднимающимися со дна реки.

Способы получения.

 

Пены могут быть получены как диспергационными, так и конденсационными методами. Пена получается при барботаже газа в жидкость из узкого отверстия – струя газа разрывается и разбивается на пузырьки. Пена образуется и при механическом перемешивании газа с жидкостью, что можно наблюдать при флотации, стирке и других процессах.

Применяют и пеногенераторы различных конструкций, во многих из которых образование пены происходит на сетке; при этом, задавая расход воздуха и пенообразователя, можно получить пену заданной кратности.

Для обеспечения требуемой дисперсности пены на пути пенного потока устанавливается ряд сеток, на которых происходит диспергирование ячеек пены. Такие пеногенераторы могут обеспечить быстрое получение больших количеств пены, необходимых для тушения пожаров, особенно горящих топлив и органических жидкостей.

Примером конденсационного метода получения является образование пены в газированных напитках, насыщенных СО2 (физическая конденсация). При уменьшении давления при открывании бутылки растворимость углекислого газа резко уменьшается, и образуются пузырьки новой фазы, которые, всплывая на поверхность, образуют пену. Примером химической конденсации является получение пены в пенных огнетушителях.

Заключение.

 

Пены — это дисперсии газа в жидкости или в твердой фазе. Существуют два типа пен: неустойчивые пены с небольшим временем жизни и стабильные пены. Пены всегда образуются из растворов, однокомпонентные жидкости никогда не вспениваются.

По способу получения различают конденсационные пены, в частности химические, которые образуются в результате коллоидной химичемкой реакции вследствие выделения газообразных продуктов (так получают большинство пен с твердой дисперсионной средой пенобетоны, пенопласты), и диспергационные, в т.ч. барботажные, получаемые при пропускании газа через жидкость.

Пены могут быть также получены с помощью специальных устройств пеногенераторов. Для пены, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены топкими пленками. Три пленки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними ок. 109° образуют узел. Наибольшей типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 13 дополнительными гранями; среднее число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

В ряде случаев практического применения пен важны такие их свойства, как вязкость, теплопроводность, электропроводность, оптические свойства и т.д.

Пены находят широкое применение во многих отраслях промышленности и в быту:

• в быту: пенные моющие средства для ванн, чистки ковров и мебели;
• в пожаротушении: при возгорании ёмкостей с легко воспламеняющимися жидкостями, при тушении пожаров в закрытых помещениях — в подвалах, на судах и в самолётах;
• в строительстве: устройство кровли, гидроизоляция и утепление фундаментов, звукоизоляция стен;
• в горнорудной промышленности: использование пенной флотации для обогащения полезных ископаемых; предотвращение промерзания полигонов для добычи полезных ископаемых открытым способом в условиях Крайнего Севера; изготовление взрывоустойчивых и изолирующих перемычек в шахтах и рудниках.
• в отделке текстильных материалов;
• в кулинарии: кондитерские пены, муссы, торты, бисквиты и др.;
• в сфере развлечений: пенные вечеринки, дискотеки, шоу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая литература.

 

1. https://ru.wikipedia.org

2. http://www.chemport.ru

3. http://te.zavantag.com