Введение. 
Разделение жидких и газовых неоднородных систем

В химических производствах многие процессы приводят к образованию неоднородных смесей, которые в дальнейшем подлежат разделению. Разделение может преследовать различные цели — очистку газовой или жидкой фазы от взвешенных веществ.

Неоднородными или гетерогенными называются системы, состоящие из двух или более фаз. Любая неоднородная бинарная система состоит из двух фаз: внутренней (дисперсной) фазы, находящейся в раздробленном состоянии в виде капель, пузырей, мелких твёрдых частиц и т. д. и внешней фазы (дисперсионной среды), окружающей частицы внутренней фазы.

Классификация неоднородных систем

В зависимости от физического состояния фаз различают: суспензии, эмульсии, пены, дымы, туманы.

Суспензии — гетерогенные системы, состоящие из жидкости и взвешенных в ней твердых частиц. В зависимости от размеров твердых частиц, суспензии условно подразделяются на грубые (более 100 мкм ~ 0.1 мм), тонкие (0.5 — 100 мкм ~ от 0.0005 до 0.1 мм) и мути (0.1 — 0.5 мкм ~ 0.0001 — 0.0005 мм) Переходная область между суспензиями и истинными растворами (гомогенные системы) занимают коллоидные растворы, в которых размеры частиц, находящихся в жидкости, являются средними между величинами молекул и взвесей.

Эмульсии — системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней капель другой жидкости, не смешивающейся с первой.

Под действием силы тяжести эмульсии расслаиваются. Однако, при незначительных размерах капель (менее 0.4 — 0.5 мкм) или при добавлении стабилизатора, эмульсии становятся устойчивыми и не расслаиваются в течение длительного времени. С увеличением концентрации дисперсной фазы появляется способность обращения (инверсии) фаз. В результате слияния (коалесценции) капель дисперсная фаза становится сплошной, т. е. в ней оказываются взвешенными частицы фазы, бывшей до этого внешней.

Пены — системы, состоящие из жидкости и распределенных в ней пузырьков газа. Эти газо-жидкостные системы по своим свойствам близки к эмульсиям.

Пыли и дымы — системы, состоящие из газа и распределенных в нем частиц твердого вещества. В пыли размер твёрдых частиц более 5 мкм, в дыме — менее 5 мкм. Пыль образуется при механическом распределении частиц в газе (при дроблении, смешивании и транспортировке твёрдых материалов и т. д.). Дым образуется при горении.

При образовании дисперсной фазы из частиц жидкости размером 0.3 — 5 мкм (мм) возникают системы, называемые туманами.

Пыли, дымы, туманы носят общее название — аэрозоли.

В химической технологии широко распространены процессы, связанные с разделением жидких и газовых гетерогенных (неоднородных) систем. Выбор метода их разделения обусловлен размерами взвешенных частиц, разностью плотностей дисперсной и сплошной фаз, вязкостью сплошной фазы. Для разделения неоднородных систем в химической технологии используются процессы осаждения и фильтрования. Осаждение может протекать под действием силы тяжести (гравитационное осаждение) под действием центробежной силы (центробежное осаждение) и под действием сил электрического поля (электроосаждение). Центробежное осаждение делится на циклонный процесс и центрифугирование.

Дисперсную фазу принято характеризовать фракционным (дисперсным составом), т. е. процентным содержанием частиц различного размера. Фракционный состав определяют путем рассеиванием пробы на ситах, различающихся размерами отверстий.

В таблице 1 приведена классификация процессов разделения неоднородных систем по движущей силе.

Сила электриче-ского поля Газ-твердое Осаждение Электрофильтр