Эмульсия - это жидкая смесь

Эмульсия - это смесь веществ. В ней один компонент состоит из мельчайших частиц, нерастворимых в другом. Этот ингредиент называется "дисперсной фазой". Другое вещество – дисперсная среда. В ней распределяется первая составляющая. "Эмульсия" – это термин, имеющий латинское происхождение. В переводе оно обозначает "выдаиваю, дою". Рассмотрим это понятие подробнее.

Общие сведения

Из любых двух жидкостей, которые не смешиваются и не реагируют химически, можно делать эмульсию. Одним из компонентов почти всегда является вода. Другое вещество состоит из слабополярных или нейтральных молекул (например жиры). Первая известная всем эмульсия – это молоко. Здесь частицы жира дисперсируются в воде. Размер мельчайших частиц дисперсной фазы составляет 1-50 мкм, поэтому эмульсии относятся к грубодисперсным системам. Низкоконцентрированные жидкости – неструктурированные. Смеси с высокой концентрацией – структурированные. По термодинамическим признакам нефтяная эмульсия – это нестабильная система. Размеры у капель фазы большие, и смесь будет неструктурированной.

Классификация

Тип получаемой эмульсии зависит от соотношения объемов фаз и их состава, от количества и природы эмульгатора, его химической активности, от способа и метода смешивания.

1. Прямые смеси с мельчайшими частицами неполярной и нерастворимой жидкости в полярной фазе (м/в – от выражения «масло в воде»). Для таких смесей можно применять эмульгаторы, которые растворяются в воде, например частицы битума. Их молекулы адсорбируются на поверхностных пленках м-фазы, снижая не только натяжение, но и создавая прочную пленку.
2. Обратные (в/м) смеси, для которых применяют нерастворимые в воде эмульгаторы.

Химическое воздействие на эмульсию, давление, изменение состава может привести к инвертированию.

1. Лиофильная эмульсия - это смесь, формирующаяся спонтанно, самопроизвольно. Она термодинамически считается устойчивой. Примером могут служить критически стабильные эмульсии при достижении предельной для смешивания фаз температуре. К этой же категории относят смазочные масла и жидкости для охлаждения.
2. Лиофобная эмульсия - это смесь, образованная при механическом, акустическом или электрическом смешивании. Термодинамически они крайне неустойчивы. Такие смеси без эмульгаторов долго не существуют. Хорошие компоненты для них: ПАВ, высокомолекулярные, растворимые в воде вещества, твердые тела с высокой дисперсностью.

Получение

Есть две технологии производства эмульсии. Первый - путь мелкого дробления фракций. Второй – процесс пленкообразования с последующим разрывом на мелкие части. В первом варианте вещество медленно добавляется в дисперсную систему. При этом необходимо, осуществляя присоединение, постоянно на большой скорости перемешивать. В этом случае качество смеси будет зависеть от разных факторов. В частности, от скорости перемешивания, введения и объема диспергируемого вещества, его концентрации, температуры и кислотности среды. Второй метод - это процесс, при котором образуется пленка на поверхности другой фазы. Снизу нагнетается воздух. Пузырьки разрывают пленку на мелкие капли и перемешивают весь объем жидкости. В наше время начали вместо воздуха использовать ультразвук. Это вызывает дробление пленки на еще более мелкие части.

Разрушение смесей

С течением времени происходит самопроизвольный распад эмульсии. Бывают случаи, когда необходимо ускорить этот процесс и уменьшить концентрацию соединения. Данная необходимость актуальна, когда наличие высококонцентрированной эмульсии мешает процессу обработки материала или его правильному применению. Ускорить сам процесс уменьшения концентрации раствора можно несколькими способами:

1. Химический метод. Применяются реагенты, разрушающие поверхностные пленки самого эмульгатора. При этом отрицательный заряд, концентрирующийся на поверхностной пленке, нейтрализуется. На таком же принципе основывается применение органических добавок БАДов (биологически активных веществ – деэмульгаторов).
2. Добавление эмульгатора, вызывающего образование катионов, которые притягивают отрицательный поверхностный заряд и вызывают дестабилизацию поверхностных пленок эмульгатора. Стабильность состояния раствора уменьшается.
3. Замещение эмульгатора другим поверхностно-активным компонентом (ПАВом). Он разбавляет концентрацию первого, но сам не образует достаточно прочной пленки.
4. Термический метод. При этом методе эмульсию подвергают температурному воздействию, что вызывает ее расслоение.
5. Механический метод. Этот вариант называют еще способом сепаратора. Эмульсию медленно закачивают во вращающуюся с большой угловой скоростью емкость. Раствор разрушается на составляющие по весу фракций.
6. Метод воздействия электрическим током или добавления в эмульсию электролита. Этим способом разрушают стабилизированные отрицательным зарядом поверхностные пленки смесей.

Применение

Спектр применения эмульсий в промышленности очень широк. В частности, соединения используют:

1. При производстве маргарина и масла.
2. В мыловарении.
3. При изготовлении материалов из натурального каучука.
4. В строительстве. Например, битумная эмульсия - это негорючее соединение.
5. В сельском хозяйстве: пестициды – различные препараты, уничтожающие вредителей растений.
6. Для медицинских целей: изготолвение различных лекарств, мазей, косметики.
7. В живописи используют различные эмульсионные краски.
8. Косметика для волос, эмульсии, защищающие поверхность волоса при окрашивании. Например, проявляющая эмульсия (это окислитель для краски).
9. В нефтяной промышленности используется смесь воды с нефтью, в которой диспергирование одной фазы жидкости в другую происходит мельчайшими капельками – глобулами.