Разделение неоднородных систем

Неоднородной называется система, состоящая из нескольких раздельных фаз, имеющих поверхность раздела. В простейшем случае двухфазных систем одна из фаз (дисперсная) распределена в виде мелких частиц в окружающей сплошной среде (дисперсионной).

В зависимости от агрегатного состояния дисперсионной среды различают жидкие и газовые неоднородные системы. По агрегатному состоянию и размерам дисперсной фазы они называются следующим образом.

В зависимости от размеров частиц дисперсной фазы, различают:

— грубодисперсные системы, если размеры частиц больше 0,1 мм (100 мк);

— тонкодисперсные системы, если размеры частиц более 1 мк;

— коллоидно-дисперсные системы, если размеры частиц менее 0,1 мк.

Неоднородные системы различаются весовой, объемной или счетной (число частиц в единице объема) концентрацией частиц, дисперсным составом, физико-механическими свойствами дисперсионной среды и дисперсной фазы.

Для разделения неоднородных систем применяются два принципиально различных метода: осаждение и фильтрование. При осаждении используется разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды, при этом под действием массовой силы происходит перемещение частиц дисперсной фазы относительно среды и накопление их в определенной части аппарата. При фильтровании создается течение дисперсионной среды через пористый слой материала, задерживающий дисперсные твердые частицы.

Осаждение можно провести под действием силы тяжести (свободное осаждение), в поле сил инерции (центрифугирование) и в электрическом поле.

Аппараты для свободного осаждения называются пылеосадительными камерами, отстойниками и сгустителями. Инерционные аппараты называются жалюзийными пылеуловителями, центрифугами, ротационными пылеуловителями, циклонами и гидроциклонами.Электрическое разделение применяется только для газовых систем в электроосадителях.

Фильтрование применяется как для жидких, так и для газовых систем. При фильтровании перепад давления, необходимый для прохождения жидкости или газа через пористый слой, может быть создан вакуумом за фильтрующим слоем, повышенным давлением впереди слоя, а также за счет центробежной силы.

Применяемые при разделении газовых систем аппараты могут быть сухими и мокрыми. В случае мокрых аппаратов частицы, уловленные тем или иным способом, смачиваются, захватываются и уносятся жидкостью, подаваемой в аппарат.

Выбор метода разделения зависит от концентрации дисперсных частиц, их размера, требований к качеству разделения, а также от разницы плотностей дисперсной и сплошной фаз и вязкости последней.