ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ АЭРОЗОЛЯХ

Коллоидные системы состоят из дисперсионной среды и раздробленного в ней вещества — дисперсной фазы; если дисперсионной средой является воздух, коллоидная система называется аэрозолем.

Если дисперсная фаза в воздухе представляет собой мельчайшие капли жидкости, то такая система называется туманом, если же она состоит из частиц твердого вещества — дымом. Размеры частиц дымов и туманов варьируют IB. пределах от 10 до 0,001 м.км (от 1 • Ю-3 до 1 • \0г~7 ом). Радиус частиц аэрозолей, применяемых для маскирующего ды,моо'бразования, колеблется в более узких пределах — от 0,8 до 0,2 мкм.

В военной технике дымы и туманы находят применение для создания нейтральных маскирующих завес; цветные дымы употребляются для целей сигнализации.

Весовая концентрация с маскирующих дымов выражается обычно в десятых долях мг/л, что соответствует содержанию в 1 л воздуха нескольких миллиардов дымовых частиц.

Частицы дыма или тумана непрерывно движутся в воздухе. Это движение обуславливается силой тяжести, которая заставляет частицы падать вниз. Одновременно частицы дыма (или тумана) находятся в постоянном беспорядочном движении, которое называется броуновским и является следствием ударов, получаемых частицами аэрозоля от .молекул газовой среды. Наиболее энергичное броуновское движение имеют самые мелкие частицы дыма или тумана.

Рис. 16.1. Распределение по размерам частиц дыма хлористого аммония

Частицы дыма также движутся вместе со средой, т. е. вместе с токами воздуха. Небольшие дымовые облака, размер частиц дыма в которых не превышает 1 мкм, рассеиваются обыкновенно от атмосферных токов воздуха, не успев осесть под действием силы тяжести или рассеяться под влиянием ударов молекул газовой среды.

При исследовании свойств дыма (степени дисперсности, оптических, электрических и пр.) часто пользуются для защиты от рассеивающего действия токов воздуха камерой со стеклянными стенками (иногда для лучшей термоизоляции стенки камеры делают двойными).

Для установления размера частиц дыма оседающие частицы аэрозоля улавливают на стеклянные пластинки, а затем просматривают визуально через микроскоп или фотографируют.

Для определения концентрации частиц в воздухе используют поточный ультрамикрофотометр Дерягина и Власенко.

В большинстве случаев дымы и туманы являются полидисперсными системами, т. е. содержат частицы различных размеров (рис. 16.1). Следует также знать электрические свойства дымов и туманов, так как от них зависит продолжительность существования дыма или тумана.

В аэрозолях, начиная с момента их образования, наблюдается явление коагуляции. Коагуляцией аэрозоля называется укрупнение (слипание) его частиц. Образование очень крупных частиц приводит к быстрому выпадению их из газовой среды. Скорость коагуляции аэрозолей прямо пропорциональна квадрату их частичной концентрации. Способность дымов к коагуляции уменьшается при наличии на частицах одноименного электрического заряда или пленки адсорбированного газа.

Оптические свойства аэрозолей. Присутствие в воздухе дыма или тумана понижает его светопроницаемость;

значительная часть света поглощается или рассеивается частицами дыма или тумана — это явление называется эффектом Тиндаля. Интенсивность рассеянного света /s определяется на приборе, называемом тиндальметром.

В дымах, размеры частиц которых больше длины волны света, Is увеличивается с уменьшением радиуса г частиц:

Is=K (c/r)

где К.— коэффициент пропорциональности; с — весовая концентрация аэрозоля в мг/л.

В том же случае, когда размер частиц значительно меньше длины волны света, /s быстро возрастает с увеличением размера частиц

Is=Kcr3

Наибольшее светорассеяние, а следовательно, и наилучшую маскирующую способность имеют аэрозоли с размерами частиц, близкими к длинам волн видимого света, т. е. от 1 до 0,1 мкм.

Менее всего дымами и туманами рассеиваются длинноволновые, красные и особенно инфракрасные лучи. Поглощение света аэрозолем может быть охарактеризовано формулой Ламберта — Буге — Бэра:

/=Ioe -k*c*l

где Iо и I — интенсивность света, входящего в поглощающий слой и выходящего из него; /—толщина этого слоя; е—основание натуральных логарифмов.

Для маскирующих дымов большое значение имеет понятие «кроющая способность» дыма, которая тем больше, чем меньше (при прочих равных условиях) отношение I/Iо.

На практике кроющую способность, или оптическую плотность дыма D, часто определяют по формуле

D=1/L

где L — толщина слоя дыма, который делает невидимым свет эталонной лампы.

- Так, например, при испытаниях в дымовой камере, имеющей ширину и высоту 1,8 м, а длину 2,4 м, использовалась лампа в 25 Вт.

Для характеристики эффективности дымообразующих веществ иногда пользуются так называемой величиной полного затемнения TOP=V-?>, где V — объем дыма или тумана, получаемого из единицы веса дымообразователя. Величина TOP (total obscuring power) обозначает площадь завесы в м2, создаваемой в 1 кг дымообразователя и дающей полное затемнение.

Значения величины полного затемнения для некоторых дымообразующих веществ и горючих смесей, приведены в табл. 16.1.

Таблица 16.1