Emulsija ir vielu maisījums. Tajā viens komponents sastāv no sīkām daļiņām, kas nešķīst otrā. Šo sastāvdaļu sauc par "izkliedētu fāzi". Vēl viena viela ir izkliedēta vide. Tas satur pirmo komponentu. "Emulsija" ir latīņu izcelsmes termins. Tulkojumā tas nozīmē "slaucu, slaucu". Apsvērsim šo koncepciju sīkāk.
Vispārīga informācija
Jebkurus divus šķidrumus, kas nesajaucas un ķīmiski nereaģē, var emulģēt. Viena no sastāvdaļām gandrīz vienmēr ir ūdens. Cita viela sastāv no vāji polārām vai neitrālām molekulām (piemēram, taukiem). Pirmā zināmā emulsija ir piens. Šeit tauku daļiņas tiek izkliedētas ūdenī. Disperģētās fāzes mazāko daļiņu izmērs ir 1-50 mikroni, tāpēc emulsijas tiek klasificētas kā rupjās sistēmas. Zemas koncentrācijas šķidrumi – nestrukturēti. Maisījumi ar augstu koncentrāciju – strukturēti. Saskaņā ar termodinamiskajām īpašībām eļļas emulsija ir nestabila sistēma. Fāzes pilienu izmērs ir liels, un maisījums būs nestrukturēts.
Klasifikācija
Iegūtās emulsijas veids ir atkarīgs no fāzes tilpumu attiecības un to sastāva,emulgatora daudzums un veids, tā ķīmiskā aktivitāte, sajaukšanas metode un metode.
- Tiešie maisījumi ar mazākajām nepolārā un nešķīstošā šķidruma daļiņām polārajā fāzē (o/w - no izteiciena "eļļa ūdenī"). Šādiem maisījumiem var izmantot emulgatorus, kas šķīst ūdenī, piemēram, bitumena daļiņas. To molekulas tiek adsorbētas uz m-fāzes virsmas plēvēm, samazinot ne tikai spriegumu, bet arī radot spēcīgu plēvi.
- Reversie (w/m) maisījumi, kuriem tiek izmantoti ūdenī nešķīstoši emulgatori.
Ķīmiskā iedarbība uz emulsiju, spiedienu, sastāva maiņa var izraisīt inversiju.
- Liofīlā emulsija ir maisījums, kas veidojas spontāni, spontāni. To uzskata par termodinamiski stabilu. Piemērs ir kritiski stabilas emulsijas, kad ir sasniegta fāzes sajaukšanas temperatūras robeža. Šajā kategorijā ietilpst arī smēreļļas un dzesēšanas šķidrumi.
- Liofobiskā emulsija ir maisījums, kas veidojas mehāniski, akustiski vai elektriski sajaucot. Termodinamiski tie ir ārkārtīgi nestabili. Šādi maisījumi bez emulgatoriem ilgu laiku nepastāv. Labas sastāvdaļas tiem: Virsmaktīvās vielas, lielmolekulāras, ūdenī šķīstošas vielas, cietas vielas ar augstu dispersiju.
Saņemt
Ir divas emulsiju ražošanas tehnoloģijas. Pirmais ir frakciju smalkas sasmalcināšanas veids. Otrais ir plēves veidošanās process, kam seko sadalīšana mazos gabaliņos. Pirmajā variantā vielu lēnām pievienoizkliedēta sistēma. Šajā gadījumā, veicot pievienošanu, ir nepieciešams pastāvīgi maisīt ar lielu ātrumu. Šajā gadījumā maisījuma kvalitāte būs atkarīga no dažādiem faktoriem. Jo īpaši par sajaukšanas ātrumu, izkliedētās vielas ievadīšanu un tilpumu, tās koncentrāciju, temperatūru un barotnes skābumu. Otrā metode ir process, kurā uz citas fāzes virsmas veidojas plēve. Gaiss tiek iepūsts no apakšas. Burbuļi sadala plēvi mazos pilienos un sajauc visu šķidruma tilpumu. Mūsu laikā viņi sāka izmantot ultraskaņu, nevis gaisu. Tādējādi filma sadalās vēl mazākās daļās.
Maisījumu iznīcināšana
Laika gaitā notiek spontāna emulsijas sadalīšanās. Ir gadījumi, kad nepieciešams paātrināt šo procesu un samazināt savienojuma koncentrāciju. Šī vajadzība ir aktuāla, ja ļoti koncentrētas emulsijas klātbūtne traucē materiāla apstrādi vai tā pareizu pielietojumu. Ir vairāki veidi, kā paātrināt šķīduma koncentrācijas samazināšanas procesu:
- Ķīmiskā metode. Tiek izmantoti reaģenti, kas iznīcina paša emulgatora virsmas plēves. Šajā gadījumā uz virsmas plēves koncentrētais negatīvais lādiņš tiek neitralizēts. Uztura bagātinātāju organisko piedevu (bioloģiski aktīvo vielu – demulgatoru) izmantošana notiek pēc tāda paša principa
- Emulgatora pievienošana, kas izraisa katjonu veidošanos, kas piesaista negatīvu virsmas lādiņu un izraisa emulgatora virsmas plēvju destabilizāciju. Risinājuma stāvokļa stabilitāte samazinās.
- Emulgatora aizstāšana ar citu virsmaktīvo komponentu (virsmaktīvo vielu). Tas atšķaida pirmās koncentrācijas, bet pats neveido pietiekami spēcīgu plēvi.
- Termiskā metode. Izmantojot šo metodi, emulsija tiek pakļauta temperatūrai, kas izraisa tās atdalīšanu.
- Mehāniskā metode. Šo opciju sauc arī par atdalīšanas metodi. Emulsija lēnām tiek iesūknēta traukā, kas rotē ar lielu leņķisko ātrumu. Šķīdumu sadala komponentos pēc svara daļām.
- Elektriskās strāvas padeves vai elektrolīta pievienošanas metode emulsijai. Šī metode iznīcina ar negatīvu lādiņu stabilizētu maisījumu virsmas plēves.
Pieteikums
Emulsiju pielietojuma klāsts rūpniecībā ir ļoti plašs. Konkrēti, savienojumi izmanto:
- Margarīna un sviesta ražošanā.
- Ziepju vārīšanā.
- Izgatavojot dabīgās kaučuka materiālus.
- Būvniecībā. Piemēram, bitumena emulsija ir nedegošs savienojums.
- Lauksaimniecībā: pesticīdi - dažādas zāles, kas iznīcina augu kaitēkļus.
- Medicīniskiem nolūkiem: dažādu medikamentu, ziežu, kosmētikas izgatavošana.
- Glezniecībā tiek izmantotas dažādas emulsijas krāsas.
- Kosmētika matiem, emulsijas, kas aizsargā matu virsmu krāsošanas laikā. Piemēram, attīstoša emulsija (tas ir krāsas oksidētājs).
- Naftas rūpniecībā izmanto ūdens un eļļas maisījumu,kurā vienas šķidrās fāzes izkliede citā notiek sīkos pilieniņos – lodiņos.
