Понятие о топливно дисперсных системах

Дисперсными называют системы, состоящие из не­которого вещества определенного состава, называемого дисперсионной средой, в ко­тором в виде отдельных образований, агрегатов молекул, распространены частицы другого вещества — дисперсной фазы, находящиеся в системе в хаотическом движе­нии или связанные определенным образом в пространственный каркас и физически взаимодействующие с дисперсионной средой.

В отличие от истинных растворов, являющихся гомогенными, то есть не имеющи­ми поверхности раздела фаз между составляющими их компонентами, дисперсные системы гетерогенны, многофазны, в простейшем случае двухфазны. Фазой в этом случае называется совокупность однородных элементов системы, одинаковых по со­ставу и свойствам и ограниченных от других элементов системы физическими повер­хностями раздела. Необходимым условием для образования таких поверхностей и, следовательно, дисперсных систем, является нерастворимость или малая взаимная ра­створимость веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Свойства дисперсных систем в первую очередь зависят от степени раздроблен­ности частиц дисперсной фазы. Учитывая, что дисперсные части­цы в большинстве случаев не имеют правильной формы, при оценке дисперсности системы пользуются значением эквивалентного диаметра условной сферической частицы. Величина, обратная условному диаметру, называется дисперсностью. Чем меньше размеры частиц дисперсной фазы, тем больше дисперсность, и наоборот.

Наиболее распространенной является классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды. Учитывая три возможных агрегатных состояния последних, возможные типы дисперсных систем, можно представить в следующем виде (табл. 1).

Дисперсные системы принято разделять на свободнодисперсные и связнодисперсные.

Свободнодисперсные системы проявляют свойства жидкостей: обладают теку­честью, не оказывают сопротивления сдвиговому усилию. К такому типу систем от­носятся аэрозоли, эмульсии и разбавленные суспензии.

Таблица 1. Классификация дисперсных систем по агрегатному состоянию фаз

В определенных условиях, в результате действия межмолекулярных сил, физических, слабых взаимодействий, коллоидные частицы способны связываться с образованием пространственных структур. Такие структурированные связанно-дисперсные системы получили название гелей. Переход золя в гель зависит от ряда факторов.

Дисперсная система считается обратимой, если сухой остаток, полу­ченный после выпаривания дисперсионной среды, самопроизвольно в ней растворяется при повторном контакте, образуя коллоидную систему. Дисперсная система является необратимой, если сухой остаток не способен самопроизвольно диспергироваться при контакте с чистой дисперсионной средой.

Объединение атомов, ионов и ли молекул приводит к образованию надмолекулярных образований. При этом возможно возникновение и начальное развитие новой фазы за счет внутренней энергии и внешних условий. Эти гетерофазные образования способны к дальнейшему росту и развитию. Их называют зародышем или надмолекулярной структурой. Атомы и молекулы, находящиеся в объеме надмолекулярной структуры обладают нескомпенсированной избыточной поверхностной энергией и формируют вокруг себя сольватные оболочки. Вместе с сольватной оболочкой зародыш образует сложную структурную единицу (ССЕ), которая при изменении внешних условий может разрушаться или расти. ССЕ является элементарной составляющей нефтяной дисперсной системы.