ПЕНЫ

ПЕНЫ, дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой. Пены обычно являются сравнительно грубодисперсными высококонцен-трир системами (разб. системы типа газ жидкость наз. газовыми эмульсиями). Объемное содержание дисперсионной среды обычно характеризуют кратностью пены К отношением объема пены к объему дисперсионной среды. Различают низкократные пены (К от 3 до неск. десятков) и высокократные (К до неск. тысяч). Малоустойчивые (дина-мич.) пены существуют лишь при непрерывном смешении газа с пенообразующим р-ром в присут. пенообразователей 1-го рода (по классификации пен А. Ребиндера), напр. низших спиртов и орг. к-т. После прекращения подачи газа такие пены быстро разрушаются. Высокостабильные пены могут существовать в течение мн. минут и даже часов. К пенообразователям 2-го рода, дающим высокостабильные пены, относят мыла и синтетич ПАВ.

По способу получения различают конденсационные пены, в частности химические, к-рые образуются в результате к.-л. хим. р-ции 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 спец. устройств пеногенераторов.

Для пен, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в к-рой 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 (см. рис.). Наиб. типичной формой ячейки в монодисперсной пене является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1 3 дополнит. гранями; ср. число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной пене форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

3530-1.jpg

Пены являются типичными лиофобными дисперсными системами (см. Лиофильнсть и лиофобность); они в принципе термодинамически неустойчивы, т. к. в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению пен. К таким процессам относят: 1) утоньшение пленок и их послед. разрыв; в результате увеличивается средний размер ячеек при разрыве пленок в объеме пены или уменьшается высота столба (слоя) пены, если разрываются пленки, отделяющие поверхностные ячейки пены от внеш. газовой среды; дисперсность пены падает. 2) Диффузионный перенос газа из малых ячеек в более крупные (в полидисперсной пене) или из поверхностных ячеек во внеш. среду; это приводит к исчезновению поверхностных ячеек и уменьшению высоты столба (слоя) пены. 3) Отекание дисперсионной среды под действием силы тяжести(синерезис) в высокостабильных пенах, приводящее к возникновению гидростатически равновесного состояния, в к-ром кратность слоя пены тем больше, чем выше он расположен; в низкократных пенах синерезис ведет к возникновению под пеной слоя жидкости.

При изучении пен применяют разл. методы дисперсионного анализа: микрофотографирование, совместное измерение электропроводности и капиллярного давления в каналах, определение мех. (упругих) св-в пен, наблюдение за кинетикой изменения высоты столба и толщины слоя дисперсионной среды под пенами, а также исследование разл. св-в пен (скорости растекания, теплопроводности и др.). Важной задачей в разл. технол. процессах, особенно в хим. и микробиол. пром-сти и теплоэнергетике, является предотвращение вспенивания жидкостей и разрушение образовавшейся пены; для этого применяют как разл. физ. воздействия на пены (обдувание перегретым паром или сухим воздухом, обработка ультразвуком, ионизирующим излучением и др.), так и хим. реагенты. Из последних выделяют в-ва, предотвращающие образование пен (напр., кремнийорг. соединения), и пеногасители (высшие спирты, олеиновая к-та).

Среди важнейших традиц. областей применения пен флотация, пожаротушение, тепло- и звукоизоляция, произ-во пищ. продуктов; новые направления-пенная сепарация, пылеулавливание и пылеподавление, очистка пов-стей, бурение.

Лит. Перепелкин К. E., Матвеев В.С.. Газовые эмульсии. Л.. 1979; Тихомиров В.К., Пены. Теория и практика их получения и разрушения, изд.. M. 1983; Меркни А.П., Таубе П Р.. Непрочное чудо. M.. 1983: Кругляков П M , Ексерова Д Р.. Пены и пенные пленки. M . 1990.

А В. Перцов.

Плохо отображается? Напишите ниже или на почту