Lorsque nous entendons le mot « aérosol », nous imaginons généralement une bombe à partir de laquelle est pulvérisé quelque chose d’utile – soit un remède contre les blattes et les mouches, soit un médicament pour la gorge. Cette idée correspond en principe à la réalité, mais seulement en partie.
Voyons d’abord quelle est la signification du mot « aérosol » en général. D'un point de vue physique, un aérosol est un type de système dispersé. Qu'est-ce qu'un système dispersé ? Cette combinaison corps physiques(V. dans ce cas on les appelle phases), qui sont dans différents états d'agrégation (solide, liquide ou gazeux) ou même dans un seul (sauf dans les cas où les deux corps sont gazeux - dans ce cas un système dispersé ne fonctionnera pas), mais ne se mélangent pas les uns avec les autres et n'entrez pas dans réaction chimique, et l'une d'elles (on l'appelle phase de dispersion) est uniformément répartie dans la seconde (milieu de dispersion). L'état physique de chacun de ces deux composants détermine le type d'aérosol.
Ainsi, si le milieu dispersé est gazeux et que la phase dispersée qui y est distribuée est liquide ou solide, il s'agit d'un aérosol. Pour être précis, il s’agira de l’un des deux types d’aérosols, et nous rencontrons les deux types presque tous les jours. Ainsi, les nuages flottant au-dessus du sol ou le brouillard recouvrant les vallées avant l’aube sont également des aérosols. Dans ce cas, de minuscules gouttelettes de liquide sont en suspension dans un milieu de dispersion gazeux. Quelque chose de similaire peut être observé à proximité des fontaines ou des cascades.
La fumée est également un aérosol ; dans ce cas, la phase dispersée en suspension dans l'air est représentée par de minuscules particules solides de carburant non brûlé. Et même la poussière dans l’air est aussi un aérosol ! Un tel aérosol est appelé grossièrement dispersé. Le pollen des plantes en suspension dans l'air pendant la floraison, qui hante les personnes allergiques, est aussi un aérosol.
Mais ce n’est pas le plus surprenant. Les aérosols peuvent être... vivants ! Cela peut être dit si les particules solides dispersées dans l'air sont des micro-organismes, par exemple des bactéries. Pour la première fois, un phénomène similaire a été découvert par le scientifique français Louis Pasteur, expliquant ainsi comment des maladies infectieuses peuvent être transmises par des gouttelettes en suspension dans l'air. Cet « aérosol vivant » est autrement appelé aéroplancton, et ces bactéries ont été trouvées non seulement dans la surface de la terre, mais aussi à une hauteur considérable - 70 km au-dessus de la surface de la Terre ! Nous avons donc plus ou moins compris les aérosols dans la nature, mais quels aérosols une personne crée-t-elle pour son propre bénéfice ?
Tout d’abord, les aérosols sont utilisés en médecine. Même dans les temps anciens, les pièces où se trouvaient les malades étaient fumigées avec la fumée générée par la combustion plantes médicinales. Cela a apporté certains avantages, mais de nos jours, il y en a davantage moyens efficaces, par exemple - l'inhalation. La solution médicamenteuse est soit chauffée, soit soumise à une autre influence (par exemple, des ultrasons), à la suite de laquelle elle se transforme en aérosol que le patient inhale. Le médicament pénètre ainsi profondément dans les voies respiratoires, ce qui est indispensable, par exemple, dans le traitement de la bronchite. Une autre façon de transformer un médicament en aérosol consiste à pulvériser le liquide à l'aide d'un pistolet pulvérisateur, un appareil qui fonctionne grâce à une différence de pression. Un aérosol peut être utilisé pour traiter un point sensible « de manière ciblée » - par exemple, un antibiotique sous forme d'aérosol qui est pulvérisé sur la gorge, même pour les femmes enceintes. En même temps, ce n'est pas aussi douloureux que de lubrifier votre gorge avec des médicaments.
Non seulement les médicaments sont utilisés sous forme d'aérosols, mais aussi les déodorants, les poisons d'insectes déjà mentionnés, la peinture et même les armes (bidons d'essence). Et un autre type d’aérosol, malheureusement créé par l’homme, est le smog.
La taille minimale des particules est déterminée par la possibilité que la substance existe dans un état d'agrégation. Ainsi, une molécule d’eau ne peut former ni un gaz, ni un liquide, ni solide. Pour former une phase, des agrégats d’au moins 20 à 30 molécules sont nécessaires. La plus petite particule d'un solide ou d'un liquide ne peut pas avoir une taille inférieure à 1 * 10-3 microns. Considérer le gaz comme environnement continu, il est nécessaire que la taille des particules soit bien supérieure au libre parcours des molécules de gaz. Limite supérieure la taille des particules n'est pas strictement définie, mais les particules supérieures à 100 microns ne sont pas capables de longue durée rester suspendu dans les airs.
Propriétés moléculaires et cinétiques des aérosols
solution aérosol sédimentation coagulation
Les caractéristiques des propriétés cinétiques moléculaires des aérosols sont dues à :
- * faible concentration de particules en phase dispersée - ainsi, si 1 cm3 d'hydrosol d'or contient 1016 particules, alors le même volume d'aérosol d'or contient moins de 107 particules ;
- * faible viscosité du milieu de dispersion - air, donc faible coefficient de frottement (B) apparaissant lors du mouvement des particules ;
- * faible densité du milieu de dispersion, donc » gaz heureux.
Tout cela conduit au fait que le mouvement des particules dans les aérosols se produit beaucoup plus intensément que dans les lyosols.
Considérons le cas le plus simple, lorsque l'aérosol est dans un récipient fermé (c'est-à-dire que les flux d'air extérieurs sont exclus) et que les particules ont une forme sphérique de rayon r et de densité p. Une telle particule est simultanément sollicitée par la force de gravité dirigée verticalement vers le bas et par la force de frottement directement direction opposée. De plus, la particule est dans mouvement brownien, dont la conséquence est la diffusion.
Pour quantification processus de diffusion et de sédimentation dans les aérosols, vous pouvez utiliser les valeurs
idiff de flux de diffusion spécifique et
flux de sédimentation spécifique.
Pour savoir quel flux prévaudra, considérez leur rapport :
Dans cette expression (p - p0) » 0. Par conséquent, la taille de la fraction sera déterminée par la taille des particules.
Si r > 1 µm, alors « idiff » est défini, c'est-à-dire que la diffusion peut être négligée -- ça va vite la sédimentation et les particules se déposent au fond du récipient.
Si r< 0,01 мкм, то iсед « iдиф. В этом случае можно пренебречь седиментацией -- идет интенсивная диффузия, в результате которой частицы достигают стенок сосуда и прилипают к ним. Если же частицы сталкиваются между собой, то они слипаются, что приводит к их укрупнению и уменьшению концентрации.
Ainsi, les très petites comme les très grosses particules disparaissent rapidement de l'aérosol : les premières par adhérence aux parois ou adhérence, les secondes par décantation au fond. Les particules de tailles intermédiaires ont une stabilité maximale. Par conséquent, quelle que soit la concentration numérique des particules au moment de la formation de l'aérosol, après quelques secondes, elle ne dépasse pas 10 3 parties/cm3.
Dans la vie l'homme moderne beaucoup sont utilisés divers moyens. L'un d'eux est l'aérosol. Qu'est-ce que c'est? Ce formulaire spécial moyens utilisés dans différents domaines de la vie. Il en existe plusieurs types. Ceci sera discuté dans l’article.
Concept
Un aérosol est un déodorant, un pot de peinture ou de laque. Dans le domaine médical, ils sont utilisés pour pulvériser un antibiotique ou un antiseptique. Les aérosols sont des inhalateurs destinés aux personnes souffrant d'asthme et d'autres maladies. voies respiratoires. Ces fonds sont également disponibles en Produits chimiques ménagers, et également sous forme de désinfectant. Les insectifuges sont produits sous cette forme.
Les femmes utilisent souvent différents moyens soin des cheveux. L'un d'eux est l'aérosol. Ce sont des laques et des déodorants. Ils sont très pratiques à utiliser. Nous pouvons en conclure qu'un aérosol est constitué de petites particules suspendues dans environnement gazeux. Ceux-ci peuvent inclure à la fois des liquides et des solides. Ces composants sont si petits qu’ils ne tombent pas au sol car ils sont suspendus dans les courants d’air.
Types de systèmes
Les types d’aérosols populaires comprennent les systèmes biphasés. Ils sont devenus ainsi appelés en raison de l’état global du contenu du pot. Les instructions vous aideront à déterminer quel aérosol vous avez entre les mains. Il faut généralement l'agiter avant utilisation. Cette action est nécessaire pour mélanger le gaz comprimé dans la bouteille et substances volatiles concentré à l’état liquéfié.
De la mousse ou du brouillard peut sortir du bidon. Ce type est souvent utilisé dans les cosmétiques ou dans les remèdes contre les brûlures. Il existe un aérosol soluble. Dans celui-ci, le composant actif est dissous dans un propulseur ou une substance similaire. Lorsqu'il est libéré, l'additif chimique s'évapore et l'aérosol se forme sous forme de brouillard.
Ce dernier type comprend les systèmes triphasés. Ils sont considérés comme les aérosols les plus complexes, car ils contiennent trois composants d’états différents. Lorsque vous appuyez sur le bouton, de la mousse sort. Ces produits sont utilisés dans le domaine médical.
Types de pulvérisation
L'utilisation d'aérosols peut différer selon la forme de pulvérisation. Il est divisé en 3 types :
- à l'aide de buses - libérant du liquide sous pression ;
- disque rotatif;
- utilisation des ultrasons.
D'autres méthodes peuvent également être utilisées. Ceux-ci sont utilisés dans la société d’atomiseurs, de brumiseurs et de générateurs d’aérosols.
Des peintures
En plus des médicaments, l'aérosol est également utilisé dans le domaine domestique. Il peut être inclus dans un produit tel que la peinture. L'aérosol se présente ensuite sous la forme d'une composition colorante située dans un emballage spécial. Il s'applique par pulvérisation. Ce produit présente des avantages par rapport aux peintures acryliques et autres classiques :
- facilité d'application;
- pas besoin d'acheter des outils supplémentaires ;
- le colorant n'a pas besoin d'être agité, il peut être utilisé immédiatement ;
- La peinture s'applique et sèche rapidement, elle permet de créer facilement une surface monochrome.
Chaque aérosol a ses propres avantages. Il existe des instructions d'utilisation pour chaque produit, vous devez donc les lire avant utilisation. Les règles d'application du produit, ainsi que le temps de pose, y sont indiqués. La notice indique les règles d'utilisation en toute sécurité.
Sécurité
Un aérosol est un mélange volatil qui se propage dans l'air. Il est donc important d’utiliser le produit dans des zones aérées. Mieux encore, utilisez-les à l'extérieur.
Étant donné que les substances sont volatiles, vous devez travailler avec elles en portant des lunettes de sécurité et un respirateur. Ils sont considérés comme explosifs, il n’est donc pas nécessaire de les vaporiser sur un feu ou de percer la canette. Les conséquences pour une personne peuvent être défavorables.
Domaines d'utilisation
La peinture en aérosol est considérée comme un article recherché. Il est utilisé pour colorer les objets artisanaux. Les traces du pinceau ne seront alors plus visibles et les nuances du produit deviendront plus saturées.
Un assainisseur d'air est produit sous forme d'aérosol dans l'appartement et la salle de bain. Ils comprennent un détergent, une huile et un parfum.
Il existe des systèmes qui ne nécessitent pas d'intervention humaine. Ceci s'applique aux assainisseurs d'air automatiques. Leur travail est basé sur le fait que l'appareil envoie périodiquement un signal à un tube spécial, qui se connecte au cylindre, libérant l'arôme. Ces assainisseurs d'air sont considérés comme pratiques ; il suffit de changer les cylindres et de contrôler la charge.
"Kameton": règles d'utilisation
Divers médicaments sont utilisés pour traiter les maladies du nez et de la gorge. L'un d'eux est « Kameton ». L'aérosol, dont le mode d'emploi est simple, possède une buse qui effectue la pulvérisation. Les ingrédients actifs comprennent le chlorobutanol, le camphre, le menthol et l'huile d'eucalyptus. Le médicament comprend également des substances supplémentaires.
"Cameton" doit être utilisé lorsque diverses maladies causées par des virus et des bactéries. Son objectif principal est considéré comme le soulagement de la douleur. Après la pulvérisation, une personne ressent un soulagement. La douleur et la sensation de brûlure au niveau du larynx qui apparaissent lors de la déglutition ne vous dérangeront plus. La composition contient du coton butanol, qui possède des propriétés antiseptiques. Il est complété par du camphre, qui augmente le flux sanguin dans la zone enflammée et restaure les tissus endommagés.
Le médicament aide à éliminer les micro-organismes pathogènes dans la zone touchée. La lévomentone, qui est également présente dans le médicament, a un effet rafraîchissant. Il rafraîchit l'haleine et soulage les symptômes de la maladie. L'huile d'eucalyptus aide également à éliminer les processus inflammatoires. Il est nécessaire à la régénération des tissus et des muqueuses. L'effet bactéricide élimine les germes et les virus.
"Cameton" a un double usage. Il est appliqué sur les amygdales et le larynx enflammés. Le produit est pulvérisé dans les voies nasales pour traiter des pathologies. Dans le premier cas, la buse doit être posée sur le cylindre puis appuyée plusieurs fois. Si un nuage sort de la pointe, le médicament peut être utilisé. Il est pulvérisé dans le nez 2 fois.
Parallèlement à cela, nous devons faire profonde respiration. La procédure est répétée jusqu'à 3 fois par jour. Le nez doit d'abord être nettoyé par rinçage. Le produit est pulvérisé dans le larynx 2 à 4 doses jusqu'à 4 fois par jour. Les pauses devraient être les mêmes. Le médicament est pulvérisé par inhalation. Ensuite, vous devez expirer par le nez. Après la procédure, vous ne devez pas manger pendant environ 1 heure.
L'aérosol est utilisé dans de nombreux domaines de la vie. Habituellement, les gens appellent cela tout ce qui est pulvérisé à partir d'une canette. C'est vrai, mais pas entièrement. Les aérosols sont utilisés dans le domaine cosmétique, ainsi que pour désinfecter les mains, les pièces, pour diffuser un arôme agréable, pour donner à la surface la couleur souhaitée, etc. Tous les produits contenus dans un récipient doivent être utilisés dans le respect des règles de sécurité. Il ne faut pas oublier qu'ils ne doivent en aucun cas être donnés à des enfants, sinon cela pourrait avoir des conséquences désastreuses. Si vous utilisez correctement l'aérosol, il ne causera aucun dommage.
DANS médecine moderne les médicaments sont produits dans Formes variées, pratique pour administrer la substance active à l'organe malade.
L'une de ces formes à usage externe est aujourd'hui le spray. La pulvérisation de la composition médicinale sur la peau, les muqueuses de la gorge ou toute autre zone affectée vous permet d'appliquer le médicament uniformément sans déranger le patient par des contacts ni risquer d'infection. Le spray est joli nouvelle forme médicaments, et tous les consommateurs ne savent pas ce qu’ils sont et en quoi les sprays diffèrent des aérosols.
Qu'est-ce qu'un spray ?
Pour un usage topique, le spray est l'une des formes les plus pratiques, car il s'agit d'une dispersion du plus petit solide et particules liquides médicaments dans un environnement gazeux.
Il est utilisé pour appliquer des compositions médicinales sur la surface de la peau, sur la surface d'une plaie ou d'une brûlure, sur les muqueuses de la cavité buccale, du nasopharynx, du vagin, etc. De plus, le spray est extrêmement pratique pour l'inhalation.
Quelle est la différence entre un spray et un aérosol ?
Parfois, même les médecins ne savent pas vraiment faire la distinction entre les sprays et les aérosols. En attendant, il y a une différence, et tout à fait perceptible. La principale différence entre eux réside dans la méthode de retrait du médicament du flacon :
- dans un aérosol, le médicament sort en raison de la surpression à l'intérieur du récipient après l'ouverture de la valve de décharge ;
— le spray est alimenté par compression mécanique d'une fine suspension du médicament dans l'air au moyen d'une micropompe à piston, tandis que la pression à l'intérieur du flacon se rapproche de la pression atmosphérique normale.
La différence réside dans la taille des particules de la substance dispersée : dans un aérosol, leur diamètre varie de 1 à 5 microns, dans un spray - de 10 à 50 microns, et leur vitesse est faible. Par conséquent, la sortie du flacon pulvérisateur doit être située plus près de la surface de la peau que lors de la pulvérisation d'un aérosol à partir d'une bombe.
Avantages des sprays comme forme posologique
Le spray s'est avéré extrêmement efficace et pratique forme posologique action intranasale externe et locale, qui présente de nombreux avantages. 
— Pulvérisé sur une zone douloureuse ou affectée, le spray a un effet thérapeutique extrêmement rapide. La rapidité d'action et l'efficacité du médicament sont dans certains cas comparables à celles d'une injection intraveineuse.
— La forme dispersée augmente l'activité chimique et pharmacologique du médicament, ce qui permet d'utiliser des doses plus faibles de substance active. Ceci, à son tour, procure un effet de traitement doux.
- En raison de leur taille microscopique, les particules médicamenteuses pénètrent beaucoup plus facilement dans les plis, cavités et poches des voies respiratoires, et sont absorbées par la surface de la peau et des muqueuses.
— Le spray peut être utilisé dans les cas où la méthode orale de prise de médicaments ne donne pas l'effet souhaité, car substance active détruit par le suc gastrique.
— La pulvérisation de la composition médicinale réduit les effets secondaires négatifs de ses effets sur l'organisme.
— Avant pulvérisation, le médicament se trouve à l'état stérile et propre dans un flacon hermétiquement fermé. Le médicament ne sèche pas et n’absorbe pas l’humidité de l’air, se présentant sous la forme que les pharmaciens considèrent comme optimale pour son effet sur le corps du patient.
— À l'aide d'une valve doseuse, le médicament est pulvérisé en portions mesurées avec précision, éliminant ainsi le surdosage.
— Pratique et façon rapide L'application est accessible à presque tous les patients, quelle que soit leur condition physique.
Il convient de noter que les aérosols contribuent généralement plus activement à la manifestation Effets secondaires traitements que les sprays. En même temps, ils pulvérisent le médicament le plus petites particules, ce qui est dans certains cas facteur important traitement.
En raison de l'absence du gaz porteur spécial caractéristique des aérosols, les pulvérisations sont plus agréables au goût si nous parlons de sur les médicaments pour les voies respiratoires supérieures. Le flacon transparent vous permet de voir quelle quantité de médicament reste inutilisée et quelle est sa qualité : s'il y a un sédiment ou un trouble dans la composition. 
Actuellement, le spray est le spray optimal, le plus pratique et forme efficace applications médicaments usage externe. De nombreux médicaments qui étaient auparavant produits sous forme d'aérosols ont désormais été transférés sous forme de sprays, ce qui n'a pas tardé à avoir un impact positif sur l'intensité de leurs ventes.
AÉROSOLS
(du grec aer - air et du latin solluti - solution) systèmes dispersés libres avec un milieu de dispersion gazeux et une phase dispersée constituée de particules solides ou liquides.
Le terme lui-même aérosol a été proposé par le professeur Donnan (Angleterre) à la fin de la Première Guerre mondiale pour désigner des systèmes très dispersés, comme les vapeurs toxiques de phénylchloroarsine, qui ont commencé à être utilisées à des fins militaires. Indépendamment de Donnan, le scientifique allemand Schmauss a commencé à utiliser ce terme, qui a écrit le premier article (1920) dans lequel il était utilisé.
Classification.
1. Par état d'agrégation phase dispersée :
brouillards (L/G) – un système dispersé constitué de gouttelettes de liquide ;
fumées (T/G) – aérosols contenant des particules solides provenant de la condensation ;
poussière (T/G) – particules solides formées par désspirigation ;
smog (L+T/G) – système type mixte lorsque l'humidité se condense sur des particules solides (buée formée sur des particules de fumée) ;
2. Par dispersion :
aérosols ultrafins (nanoparticules) de tailles 0,001 à 0,01 microns ;
aérosols hautement dispersés (HFA) 0,01 à 0,1 microns ;
aérosols moyennement dispersés 0,1 à 10 microns ;
aérosols grossiers 10 – 100 microns.
L’émergence d’une nouvelle classe de nanoparticules s’est produite assez récemment, lorsqu’il est devenu possible de créer une nouvelle génération d’instruments pour étudier ces aérosols ultrafins.
Tailles caractéristiques des particules d'aérosol :
3. Par les modalités d'obtention :
condensation;
dispersif.
Les aérosols peuvent être présents naturellement, se former artificiellement et accompagner la production industrielle.
Aérosols naturels:
Jusqu'à 30 % de tous les aérosols naturels proviennent de la poussière cosmique. Chaque année, en moyenne, 1 km 2 de la surface terrestre émet dans l'atmosphère 20 tonnes de masse broyée, qui se transforment en aérosols atmosphériques.
Le vent se lève et entraîne des nuages de poussière, créant tempête de sable. La poussière peut atteindre une hauteur de 5 à 6 km et être transportée sur des distances mesurées en milliers de kilomètres (en Norvège, par exemple, de la poussière du désert du Sahara a été découverte).
Lorsque les volcans entrent en éruption, il y en a plus de 600 sur Terre, plusieurs dizaines de millions de tonnes de terre sont rejetées dans l'atmosphère, dont la plupart se transforment en aérosol (par exemple, à la suite de l'éruption géante du mont Tambora). en Indonésie, en 1815, une telle quantité de poussière fut rejetée dans la stratosphère que l'année suivante, 1816, resta dans l'histoire comme « l'année sans été »).
Les micro-organismes, les virus et les spores de plantes sont captés par le flux d'air et forment des aérosols ; les aérosols d'origine biologique peuvent être transportés sur de grandes distances (il y a eu des cas où des spores fongiques ont été trouvées au-dessus de la mer des Caraïbes à 1 000 km du lieu de formation le plus proche). ).
L'eau s'est évaporée de surface de l'eau La terre forme des aérosols dont la destruction entraîne l'apparition de pluie, de neige et de grêle.
Aérosols produits artificiellement :
Environ 10 % de tous les aérosols sont produits artificiellement : il s'agit de la pulvérisation de pesticides et d'engrais, de l'irrigation, des aérosols ménagers, etc.
Aérosols industriels :
Dans les mines, les carrières d'extraction de minéraux, à proximité d'usines métallurgiques et chimiques, lors du fonctionnement de diverses unités (concasseurs, broyeurs, nombreuses chaufferies), se forment des aérosols qui polluent l'air. Tous les types de transports terrestres, aériens et maritimes sont des sources d'aérosols dus à la combustion de carburants (il suffit de dire qu'à la suite de la combustion de carburants, plus de 100 tonnes de substances solides et 1 million de tonnes de substances gazeuses sont émises dans l'atmosphère chaque année) .
La production de combustible nucléaire, l’exploitation de centrales nucléaires et les essais d’armes nucléaires conduisent à la formation d’aérosols radioactifs.
Critères de similarité sans dimension de base pour décrire les systèmes aérodispersés.
Ils surviennent lors de l'analyse et de la non-dimensionnalité des équations gouvernantes qui décrivent l'un ou l'autre processus élémentaire avec une seule particule.
De plus, ces critères sont d'une importance indépendante pour comprendre les spécificités et les modèles de processus et de phénomènes liés aux aérosols.
Nombre de Mach
Où q p Et q g – vitesses caractéristiques du mouvement des particules et du gaz, respectivement
Il se pose lors de l'analyse des équations de la dynamique des gaz et caractérise les régimes de vitesse de mouvement d'une particule d'aérosol par rapport au centre de masse du gaz.
Plage de changements de critères : des très petites valeurs à l'unité. Les aérosols atmosphériques sont caractérisés par une gamme M<<1, поэтому можно сказать, что динамика аэрозолей – это низкоскоростная аэродинамика.
Chiffres modérés M≈1 peut être caractéristique d’un certain nombre d’applications technologiques des aérosols.
Le numéro de Reynold
où ρ est la densité
toi– vitesse de masse moyenne
η – viscosité du gaz
R – rayon des particules
Il apparaît lors de l'analyse des équations de la dynamique des gaz et exprime la relation entre les forces d'inertie et les forces de frottement visqueux dans le gaz.
La plage de changements de critères va de 0 à des valeurs très élevées.
Pour les aérosols atmosphériques et technologiques, le nombre Re varie de valeurs très faibles (sédimentation gravitationnelle des particules) à des valeurs très grandes (transport turbulent de particules, dispositifs d'épuration des gaz).
Numéro de Knudsen
où λ – libre parcours moyen des molécules de gaz
R.– rayon des particules
Elle apparaît lors de l'analyse de l'équation de Boltzmann, utilisée pour décrire un milieu gazeux dispersif, et caractérise la structure du gaz.
Plage formelle de changement de critère 0< Kn< ∞
Pour les aérosols atmosphériques 0,001 µm≤ R.≤ 100µm, λ g≈ 0. 065µmà n.u., alors
10−3 ≤ Kn≤ 100
Numéro de Stokes
où τ est le temps de relaxation mécanique de la particule
L– une certaine taille caractéristique du processus
Elle surgit lors de l'analyse des équations du mouvement des particules en mécanique des aérosols et caractérise la relation entre les forces d'inertie de la particule et les forces de frottement visqueux dans les gaz.
La gamme de modifications du critère peut être assez large (notamment pour les procédés avec aérosols technologiques).
Numéro marron
Où v p Et v g –vitesse thermique de mouvement d’une particule d’aérosol et d’une molécule de gaz
Il apparaît lors de l'analyse des équations du mouvement brownien des aérosols et caractérise l'intensité du mouvement brownien des particules d'aérosol. La plage de changements de critères est de 0 à 1.
Pour les aérosols atmosphériques, l'indice de Brown est généralement Br<< 1 (за исключением ультрадисперсного аэрозоля, где Br≤ 1).
Propriétés des aérosols
Les propriétés des aérosols sont déterminées par :
nature des substances en phase dispersée et du milieu de dispersion
concentration partielle et massique d'aérosol
taille des particules et distribution granulométrique
forme des particules primaires (non agrégées)
structure de l'aérosol
charge de particules.
Pour caractériser la concentration des aérosols, ainsi que d'autres systèmes dispersés, les éléments suivants sont utilisés :
concentration massique – masse de toutes les particules en suspension par unité de volume du système dispersé :
massif Et fraction volumique:
, où m 0 et V 0 sont la masse totale et le volume total du système dispersé
concentration numérique– nombre de particules par unité de volume du système dispersé
Où V 0 est le volume total du système dispersé
N h – nombre de particules
Particularités propriétés cinétiques moléculaires les aérosols sont causés par :
faible concentration de particules en phase dispersée
(par exemple, 1 cm 3 d'hydrosol d'or contient 1016 particules, et le même volume d'aérosol d'or contient moins de 107 particules).
faible viscosité du milieu de dispersion (air), c'est-à-dire faible coefficient de frottement (B) apparaissant lors du mouvement des particules
faible densité du milieu de dispersion, donc partie ρ » gaz ρ
Tout cela conduit au fait que le mouvement des particules dans les aérosols se produit beaucoup plus intensément que dans les hydrolats.
mouvement brownien
Il s'agit d'un mouvement chaotique continu de particules, également probable dans toutes les directions, se propageant sous l'influence d'un milieu de dispersion.
Selon l'équation d'Einschnein, le déplacement carré moyen d'une particule x 2 sur une période de temps t le long de l'axe des x est égal à :
où K est le coefficient de traînée (force agissant sur une particule se déplaçant à une vitesse de 1 m/s)
Si la loi de Stokes est valide, K=3d, donc l'équation prend la forme :
Les premières mesures du mouvement brownien des particules dans les gaz réalisées par De Broglie ont confirmé la validité de l'équation d'Einschnein.
La diffusion
Il s'agit d'un processus spontané de propagation de la phase dispersive d'une zone de concentration plus élevée vers une zone de concentration plus faible.
où n est la concentration de particules dans un plan donné.
D'après le snack de Fika :
où D est le coefficient de diffusion.
On peut alors exprimer le coefficient de diffusion en fonction de la taille des particules :
où le terme représente la mobilité de la particule.
Propriétés électriques des aérosols
Jusqu'à présent, les particules d'aérosol étaient considérées comme non chargées et l'action des forces électriques entre les particules elles-mêmes et entre les particules et le champ électrique externe appliqué était négligée. En réalité, la plupart des systèmes aérodispersés ont une charge électrique ; cette propriété est en fait universelle pour les aérosols atmosphériques technologiques et naturels.
Les propriétés électriques des particules d'aérosol diffèrent considérablement des propriétés électriques des particules du lyosol.
La plupart des aérosols portent une charge qui peut être constamment redistribuée entre les particules ;
Les champs électriques externes peuvent affecter à la fois la quantité de charge des particules et les caractéristiques de leur mouvement ;
Une double couche électrique ne se forme pas sur les particules d'aérosol, car en raison de la faible constante diélectrique du milieu gazeux, la dissociation électrolytique ne s'y produit pratiquement pas ;
La charge des particules est de nature aléatoire et, pour des particules de même nature et de même taille, elle peut être différente en termes de magnitude et de signe.
En l'absence d'adsorption spécifique, les charges des particules sont très faibles et ne dépassent généralement pas la charge électrique élémentaire de plus de 10 fois.
Les principaux processus conduisant à la formation d'une charge sur une particule comprennent l'ionisation directe des particules ; électrification statique des particules ; collisions avec des ions ; ionisation des particules par rayonnement électromagnétique (rayonnement UV, X ou gamma).
Selon Smoluchowski, la charge dépend du nombre d'ions positifs et négatifs présents dans la gouttelette au moment de sa séparation du liquide, c'est-à-dire on détermine la concentration d'ions dans le liquide, soit :
où est la charge carrée moyenne de la gouttelette, exprimée en termes de nombre de éléments élémentaires
N – concentration d'ions du même signe dans le liquide
V – volume des gouttelettes
Cette théorie a été testée par Nathanson dans des expériences avec des liquides ayant une très faible concentration d'ions (inférieure à 310 -9 mol/l), par exemple l'huile de transformateur. Il a constaté que la répartition des charges est tout à fait symétrique sur toute la plage de tailles de gouttelettes de 0,5 à 2,1 μm.
Mais la charge d'une goutte de liquide ne peut atteindre la valeur limite que dans le cas où ses dimensions sont très petites.
Les frais sont soumis à une limitation supplémentaire connue sous le nom de limite Rayleigh. Une goutte hautement chargée s’évaporera jusqu’à ce que la force externe du champ électrique à la surface de la goutte dépasse la force interne de sa tension superficielle. À ce moment-là, la goutte se brisera en morceaux et sa charge sera répartie sur la plus grande surface de plusieurs gouttelettes plus petites.
Rayleigh a obtenu une expression pour le nombre d'électrons sur une gouttelette nécessaire pour la briser :
où σ est le coefficient de tension superficielle
d – diamètre de la goutte
L'exactitude de cette formule a été confirmée expérimentalement
Durabilité
La stabilité d'un système s'entend comme la capacité d'un système à conserver ses propriétés, sa composition de dispersion et sa distribution uniforme des particules dans tout le volume.
Il existe deux types de stabilité :
1. Stabilité cinétique moléculaire est la stabilité d'un système dispersé par rapport à l'action de la gravité. Il empêche la sédimentation et est déterminé par la présence d'un mouvement brownien et dépend du degré de dispersion des particules, de la viscosité du milieu et de la température.
2. Stabilité agrégative est la capacité d’un système à maintenir son degré de dispersion.
Les aérosols sont des systèmes globalement instables. La stabilité des aérosols est uniquement cinétique ; il n’existe aucun facteur de stabilité thermodynamique.
Les processus suivants conduisent à une perturbation de la stabilité des aérosols :
la sédimentation des particules qui, en raison de la faible viscosité du milieu, se déroule plus rapidement que dans les hydrolats ;
coagulation des particules se produisant dans un environnement gazeux en raison d'un mouvement brownien intense à grande vitesse, qui augmente encore plus avec l'augmentation de la concentration en aérosol. L'accélération de la coagulation est facilitée par une humidité ambiante accrue ;
l'influence de la température, notamment sur la stabilité des brouillards, puisque leur état d'équilibre n'est possible que si la pression de vapeur saturante des particules liquides dispersées est égale à la pression de vapeur saturée du liquide à partir duquel elles sont formées ( 0).< 0 – конденсация.
À > 0 gouttelettes s'évaporent et à
a) Évaporation
La durée de vie des aérosols est limitée par le taux d’évaporation des particules individuelles ; pour une substance donnée à température constante, l'évaporation se produira au taux maximum dans le cas où l'air ambiant ne contient pas de vapeurs de la substance ; Pour la question de la stabilité des aérosols, ce taux d’évaporation maximal est essentiel.
Si nous traçons une dépendance graphique de la surface s au temps t pour une gouttelette d'une substance pure à haut point d'ébullition, alors le graphique résultant est initialement approximativement linéaire (ds/dt=const), mais s'écarte ensuite progressivement de l'axe du temps. De plus, plus la particule est petite, plus la courbure est visible. C'est-à-dire que le taux d'évaporation des petites gouttelettes diminue progressivement à mesure que leur taille diminue.
Les calculs du temps d'évaporation complète des gouttelettes sont importants pour comparer la stabilité de diverses substances dans un état aérodispersé, mais une évaporation complète des particules est peu probable. La présence d'impuretés non volatiles présentes dans la substance d'origine, ou déjà formées à l'état dispersé à la suite d'une oxydation ou d'une décomposition, ou acquises par collision avec des particules de poussière dans l'air, peut ralentir l'évaporation et même l'arrêter.
Ainsi, le « temps de demi-évaporation » d’une goutte, c’est-à-dire le temps pendant lequel la goutte perdra la moitié de sa masse initiale à cause de l’évaporation, s’avère être un paramètre plus pratique.
b) Coagulation Coagulation –
le processus le plus important d’interaction interparticulaire dans les aérosols. Il faut le comprendre comme l'effet de l'adhésion, de l'agrégation de particules primaires au cours de leur mouvement mutuel et des collisions par paires (les triples collisions de particules ne sont généralement pas prises en compte comme étant très improbables). La fusion des gouttes de liquide s'appelle fusion , terme souvent utilisé pour désigner les particules une agglomération. Les deux effets peuvent généralement être caractérisés comme agrégation
particules. En général, sous comprendre une diminution du degré de dispersion des particules (c'est-à-dire leur grossissement) avec une diminution de la concentration numérique des particules.
Considérons la théorie de la coagulation de Smoluchowski.
Aérosol monodispersé de particules sphériques qui étaient à l'origine
uniformément réparti dans le volume de gaz. Ils subissent un mouvement brownien de translation, qui conduit à leur approche et à leurs collisions. Chaque collision de paires de particules conduit à leur collage.
Le processus de diffusion brownienne de particules d'un volume illimité de gaz vers une particule stationnaire, appelée « sphère absorbante », est considéré. 
En conséquence, la solution de l’équation de Smoluchowski a la forme :
Ces équations permettent de prédire l'évolution de la concentration numérique des particules monodispersées au fil du temps.
On peut voir que ce processus est assez lent et que le taux de variation de la concentration des particules dépend fortement de leur concentration initiale.
Dépendance de la concentration en nombre de particules n en fonction du temps pour la coagulation brownienne d'un aérosol monodispersé (différentes courbes correspondent à différentes concentrations initiales de particules)
Propriétés optiques
Ils sont déterminés par la diffusion du flux lumineux lors de son passage à travers l’aérosol.
L'intensité du rayonnement I diffusé dans une direction donnée par un certain volume d'aérosol devient proportionnelle à la concentration dénombrable de particules n et au rayon des particules dans une certaine mesure p, c'est-à-dire :
Propriétés spécifiques
Les particularités des propriétés physiques des aérosols associés à un milieu gazeux dispersé incluent les phénomènes de thermophorèse et de photophorèse.
Le phénomène de thermophorèse s'observe dans les aérosols sous l'influence d'un gradient de température.
Thermophorèse appeler le mouvement des particules d’aérosol vers une région de températures plus basses. La raison en est que le côté le plus chaud de la particule est bombardé par des molécules de gaz à une vitesse plus élevée. Le moins chauffé. La particule reçoit une impulsion pour se déplacer vers une température plus basse.
Photophorèse appelé le mouvement des particules d'aérosol sous un éclairage unilatéral. La direction du mouvement dépend de nombreuses propriétés des particules : taille, forme, transparence, etc.
La photophorèse est absente ou très faible dans les substances qui réfléchissent bien la lumière, comme le fluorure de calcium, le trioxyde d'antimoine, et est très visible dans les puissants absorbeurs de lumière : suie, limaille de fer.
Si le côté de la particule faisant face à la source lumineuse chauffe davantage, alors en raison du bombardement accru de ce côté par les molécules du gaz environnant, la particule s'éloigne de la source lumineuse - une photophorèse positive se produit. Si le côté opposé de la particule chauffe plus fortement, l'effet inverse est obtenu - une photophorèse négative.
Il convient de mentionner le rôle de la photophorèse en médecine. La photophorèse médicamenteuse est une méthode basée sur l’exposition simultanée à un rayonnement et à un médicament.
L'essence de la photophorèse : environ 1 ml d'une solution médicinale est appliqué sur une zone limitée de la peau (jusqu'à 80 cm2) et répartis uniformément sur la surface de la peau. Ensuite, cette zone est irradiée avec un faisceau défocalisé de lumière rouge ou infrarouge. La durée d'irradiation est d'environ 10 à 20 minutes. La photophorèse repose sur l'augmentation de la perméabilité cutanée sous l'influence d'un rayonnement laser de faible intensité et sur l'accélération de la diffusion de médicaments.
La photophorèse a un large éventail d’effets sur le corps. Il est capable de renforcer l'immunité, d'augmenter la production d'anticorps, d'améliorer le métabolisme cellulaire, la synthèse de collagène et d'élastine, d'améliorer la microcirculation sanguine et lymphatique, d'améliorer la pénétration des nutriments dans les profondeurs de la peau, de normaliser la pression artérielle, etc.
Méthodes de production d'aérosols
Les aérosols se forment lors d'explosions, de broyage et de pulvérisation de substances, ainsi que lors de processus de condensation lors du refroidissement de vapeur d'eau sursaturée et de liquides organiques.
Comme les autres systèmes microhétérogènes, les aérosols peuvent être produits de deux manières différentes :
à partir de systèmes grossièrement dispersés (méthodes de dispersion),
à partir de solutions vraies (méthodes de condensation).
Méthode de condensation.
Associé à la formation d'une nouvelle phase dans un système homogène. Une condition préalable à sa formation est la présence de vapeur sursaturée dont la condensation conduit à la formation de particules en phase dispersée.
La condensation volumétrique de vapeur sursaturée peut se produire dans trois cas :
*lors de l'expansion adiabatique (formation de nuages) ;
*lors du mélange de vapeurs et de gaz ayant des températures différentes (formation de brouillards atmosphériques) ;
*lors du refroidissement du mélange gazeux.
De plus, des aérosols de condensation peuvent se former à la suite de réactions gazeuses conduisant à la formation de produits non volatils :
Lorsque le combustible brûle, des fumées se forment dont la condensation entraîne l'apparition de fumées de combustion ;
Lorsque le phosphore brûle dans l'air, de la fumée blanche (P 2 O 5) se forme ;
lorsque le NH 3 gazeux et le HCl interagissent, de la fumée MH 4 Cl(s) se forme ;
L'oxydation des métaux dans l'air, qui se produit dans divers processus métallurgiques et chimiques, s'accompagne de la formation de fumées constituées de particules d'oxydes métalliques.
Une caractéristique de la condensation des produits de réaction chimique est la possibilité d'un effet catalytique des particules condensées sur la transformation des substances de départ.
Méthode de dispersion.
Des aérosols dispersifs se forment lors du broyage (pulvérisation) de corps solides et liquides en milieu gazeux et lors de la transition de substances pulvérulentes vers des états en suspension sous l'action des courants d'air.
La pulvérisation de solides se déroule en deux étapes :
affûtage
pulvérisation.
Parmi les méthodes de pulvérisation de liquides, on distingue :
1. Pulvérisation pneumatique (ou aérodynamique) ;
2. Pulvérisation hydraulique (ou hydrodynamique) ;
3. Pulvérisation centrifuge ;
4. Autres méthodes (électrostatiques, acoustiques, propulsives et autres)
Le transfert de la substance à l'état d'aérosol doit être effectué au moment de l'utilisation de l'aérosol, car contrairement aux autres systèmes dispersés (émulsions, suspensions), les aérosols ne peuvent pas être préparés à l'avance. Dans des conditions domestiques, presque le seul moyen de produire des aérosols liquides et en poudre est un dispositif appelé « emballage aérosol » ; la substance qu'il contient est conditionnée sous pression et pulvérisée à l'aide de gaz liquéfiés ou comprimés.
Plateau auto-équilibré de Walton et Pruett.
Entraîné par de l'air comprimé (entrée à droite), la vitesse angulaire de rotation est de plusieurs milliers de tours par seconde, l'accélération radiale est d'environ un million g. Le liquide est amené par le haut à partir d'un tube étroit (3) dans au centre du rotor (2) et s'étale à sa surface sous la forme d'un film mince. Les gouttes se détachent du cône du rotor et une fine brume s'échappe dans l'espace entre le rotor en rotation et le corps supérieur.
Méthodes de destruction des aérosols
Malgré le fait que les aérosols soient globalement instables, le problème de leur destruction est très aigu. Les principaux problèmes dont la solution nécessite la destruction des aérosols :
Purification de l'air atmosphérique des aérosols industriels ;
Capturer les produits précieux de la fumée industrielle ;
Aspersion ou dispersion artificielle des nuages et du brouillard.
