Išgirdę žodį „aerozolis“, dažniausiai įsivaizduojame balionėlį, iš kurio purškiamas kažkas naudingo – arba vaistas nuo tarakonų ir musių, arba vaistas nuo gerklės. Ši idėja iš esmės atitinka tikrovę, bet tik iš dalies.
Pirmiausia išsiaiškinkime, ką apskritai reiškia žodis „aerozolis“. Fizikos požiūriu aerozolis yra dispersinės sistemos tipas. Kas yra dispersinė sistema? Šis derinys fiziniai kūnai(V šiuo atveju jos vadinamos fazėmis), kurios yra skirtingos agregacijos būsenos (kietos, skystos ar dujinės) arba net vienoje (išskyrus tuos atvejus, kai abu kūnai yra dujiniai – tokiu atveju dispersinė sistema neveiks), bet nesimaišo. vienas su kitu ir neįsileidžia cheminė reakcija, o viena iš jų (ji vadinama dispersine faze) yra tolygiai paskirstyta antroje (dispersinėje terpėje). Kiekvieno iš šių dviejų komponentų fizinė būsena lemia aerozolio tipą.
Taigi, jei dispersinė terpė yra dujinė, o joje paskirstyta dispersinė fazė yra skysta arba kieta, tai yra aerozolis. Tiksliau sakant, tai bus vienas iš dviejų aerozolių tipų, ir su abiem rūšimis susiduriame beveik kasdien. Taigi, virš žemės plūduriuojantys debesys ar slėnius dengiantis rūkas aušros valandą taip pat yra aerozoliai. Šiuo atveju dujinėje dispersinėje terpėje yra suspenduojami maži skysčio lašeliai. Kažką panašaus galima pastebėti prie fontanų ar krioklių.
Dūmai taip pat yra aerozolis, o ore pakibusią fazę vaizduoja mažytės nesudegusio kuro dalelės. Ir net dulkės ore taip pat yra aerozolis! Toks aerozolis vadinamas stambiu dispersiniu. Aerozolis taip pat yra žydėjimo metu ore pakibusios augalų žiedadulkės, kurios persekioja alergiškus.
Tačiau tai nėra labiausiai stebinantis dalykas. Aerozoliai gali būti... gyvi! Tai galima pasakyti, jei ore išsibarsčiusios kietosios dalelės yra kokie nors mikroorganizmai – pavyzdžiui, bakterijos. Pirmą kartą panašų reiškinį atrado prancūzų mokslininkas Louisas Pasteuras, taip paaiškindamas, kaip infekcinės ligos gali būti perduodamos oro lašeliniu būdu. Šis „gyvas aerozolis“ kitaip vadinamas aeroplanktonu, o šios bakterijos buvo aptiktos ne tik žemės paviršiaus, bet ir nemažame aukštyje – 70 km virš Žemės paviršiaus! Taigi, aerozolius gamtoje daugiau ar mažiau išsiaiškinome, bet kokius aerozolius žmogus sukuria savo naudai?
Visų pirma, aerozoliai naudojami medicinoje. Net senovėje patalpos, kuriose buvo ligoniai, buvo fumiguojamos deginant susidariusiais dūmais vaistiniai augalai. Tai davė tam tikros naudos, tačiau šiais laikais jų yra daugiau veiksmingi būdai, pavyzdžiui – įkvėpimas. Vaisto tirpalas kaitinamas arba veikiamas kitokiu poveikiu (pavyzdžiui, ultragarsu), dėl to jis virsta aerozoliu, kurį pacientas įkvepia. Taigi vaistas giliai prasiskverbia į kvėpavimo takus – tai būtina, pavyzdžiui, gydant bronchitą. Kitas būdas paversti vaistą aerozoliu – purškiant skystį purškimo pistoletu – prietaisu, kuris veikia dėl slėgio skirtumo. Aerozolis gali būti naudojamas skausmingai vietai gydyti „tikslingai“ – pavyzdžiui, antibiotikų aerozolio pavidalu, kuris purškiamas ant gerklės, net nėščioms moterims. Tuo pačiu tai nėra taip skausminga, kaip tepti gerklę vaistais.
Naudojami ne tik vaistai aerozolių pavidalu, bet ir dezodorantai, jau minėti vabzdžių nuodai, dažai, netgi ginklai (dujų balionėliai). O dar viena aerozolių rūšis, deja, žmogaus sukurta – smogas.
Mažiausias dalelių dydis nustatomas pagal galimybę, kad medžiaga gali egzistuoti agregacijos būsenoje. Taigi viena vandens molekulė negali sudaryti nei dujų, nei skysčio, nei kietas. Kad susidarytų fazė, reikalingi ne mažiau kaip 20-30 molekulių agregatai. Mažiausios kietosios ar skysčio dalelės negali būti mažesnės nei 1 * 10-3 mikronai. Dujas laikyti nuolatinė aplinka, būtina, kad dalelių dydžiai būtų daug didesni už laisvą dujų molekulių kelią. Viršutinė riba dalelių dydžiai nėra griežtai apibrėžti, tačiau dalelės, didesnės nei 100 mikronų, negali ilgą laiką likti pakibusi ore.
Aerozolių molekulinės-kinetinės savybės
aerozolinio tirpalo sedimentacijos koaguliacija
Aerozolių molekulinių kinetinių savybių ypatybes lemia:
- * maža dispersinių fazių dalelių koncentracija – taigi, jei 1 cm3 aukso hidrozolio yra 1016 dalelių, tai tame pačiame aukso aerozolio tūryje yra mažiau nei 107 dalelės;
- * mažas dispersinės terpės - oro klampumas, todėl mažas trinties koeficientas (B), atsirandantis dalelėms judant;
- * mažas dispersinės terpės tankis, todėl laimingos » dujos.
Visa tai lemia tai, kad dalelių judėjimas aerozoliuose vyksta daug intensyviau nei liozoliuose.
Panagrinėkime paprasčiausią atvejį, kai aerozolis yra uždarame inde (t. y. neįtraukiami išoriniai oro srautai), o dalelės yra sferinės formos, kurios spindulys r ir tankis p. Tokią dalelę vienu metu veikia gravitacijos jėga, nukreipta vertikaliai žemyn, ir trinties jėga. priešinga kryptimi. Be to, dalelė yra Brauno judesys, kurio pasekmė – difuzija.
Už kiekybinis įvertinimas difuzijos ir sedimentacijos aerozoliuose procesus, galite naudoti vertes
specifinio difuzijos srauto idiff ir
išskiriamas specifinis sedimentacijos srautas.
Norėdami sužinoti, kuris srautas vyraus, apsvarstykite jų santykį:
Šioje išraiškoje (p - p0) » 0. Vadinasi, frakcijos dydį lems dalelių dydis.
Jei r > 1 µm, tada išduotas » idiff, ty difuzijos gali būti nepaisoma -- tai vyksta greitai nuosėdos ir dalelės nusėda ant indo dugno.
Jei 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.
Taigi iš aerozolio greitai išnyksta ir labai mažos, ir labai didelės dalelės: pirmosios – dėl sukibimo su sienelėmis ar sukibimo, antrosios – dėl nusėdimo ant dugno. Vidutinio dydžio dalelės turi maksimalų stabilumą. Todėl, kad ir kokia didelė būtų dalelių skaitinė koncentracija aerozolio susidarymo momentu, po kelių sekundžių ji neviršija 10 3 dalių/cm3.
Gyvenime šiuolaikinis žmogus daugelis yra naudojami įvairiomis priemonėmis. Vienas iš jų yra aerozolis. Kas tai yra? Tai speciali forma priemonės, naudojamos įvairiose gyvenimo srityse. Yra keletas jų tipų. Tai bus aptarta straipsnyje.
Koncepcija
Aerozolis yra dezodorantas, dažų skardinė arba plaukų lakas. Medicinos srityje jie naudojami purškiant antibiotikus arba antiseptikus. Aerozoliai yra inhaliatoriai žmonėms, sergantiems astma ir kitomis ligomis kvėpavimo takų. Šios lėšos taip pat yra prieinamos buitinė chemija, o taip pat dezinfekcinės priemonės pavidalu. Tokia forma gaminami vabzdžių repelentai.
Moterys dažnai naudoja skirtingomis priemonėmis plaukų priežiūra. Vienas iš jų yra aerozolis. Tai plaukų lakai ir dezodorantai. Jais labai paprasta naudotis. Iš to galime daryti išvadą, kad aerozolis yra mažos dalelės, kabantys jame dujų aplinka. Tai gali būti ir skysčiai, ir kietos medžiagos. Šie komponentai yra tokie maži, kad nenukrenta ant žemės, nes yra pakibę oro srovėse.
Sistemų tipai
Populiarūs aerozolių tipai apima dvifazes sistemas. Jie taip buvo vadinami dėl bendros stiklainio turinio būklės. Instrukcijos padės nustatyti, kokį aerozolį turite rankose. Paprastai prieš naudojimą jį reikia sukratyti. Šis veiksmas reikalingas balione suslėgtoms dujoms sumaišyti ir lakiųjų medžiagų koncentruoti suskystintoje būsenoje.
Iš kanistro gali išeiti putos arba rūkas. Šis tipas dažnai naudojamas kosmetikoje ar nudegimų gydymui. Yra tirpus aerozolis. Jame aktyvusis komponentas yra ištirpintas propelente ar panašioje medžiagoje. Išsiskyręs cheminis priedas išgaruoja ir aerozolis susidaro rūko pavidalu.
Pastarasis tipas apima trifazes sistemas. Jie laikomi sudėtingiausiais aerozoliais, nes juose yra trys skirtingų būsenų komponentai. Paspaudus mygtuką išeina putos. Tokie produktai naudojami medicinos srityje.
Purškimo tipai
Aerozolių naudojimas gali skirtis pagal purškimo būdą. Jis skirstomas į 3 tipus:
- naudojant purkštukus - išleidžiant skystį esant slėgiui;
- besisukantis diskas;
- ultragarso naudojimas.
Taip pat gali būti naudojami kiti metodai. Jie naudojami purkštuvų, purškiklių ir aerozolių generatorių firmose.
Dažai
Be medicinos, aerozolis naudojamas ir buityje. Jis gali būti įtrauktas į gaminį, pavyzdžiui, dažus. Tada aerozolis pateikiamas kaip dažanti kompozicija, esanti specialioje pakuotėje. Jis tepamas purškiant. Šis produktas turi pranašumų, palyginti su įprastais akriliniais ir kitais dažais:
- taikymo paprastumas;
- nereikia pirkti papildomų įrankių;
- dažų nereikia maišyti, galima iš karto naudoti;
- Dažai greitai tepami ir išdžiūsta, leidžia lengvai sukurti vienspalvį paviršių.
Kiekvienas aerozolis turi savo privalumų. Kiekvienam produktui yra naudojimo instrukcijos, todėl prieš naudodami turite jas perskaityti. Ten nurodytos produkto naudojimo taisyklės, taip pat ekspozicijos laikas. Instrukcijose nurodytos saugaus naudojimo taisyklės.
Saugumas
Aerozolis yra lakus mišinys, kuris plinta ore. Todėl svarbu produktą naudoti vėdinamose patalpose. Dar geriau, naudokite juos lauke.
Kadangi medžiagos yra lakios, su jomis reikia dirbti su apsauginiais akiniais ir respiratoriumi. Jie laikomi sprogstamaisiais, todėl nereikia purkšti ant ugnies ar pradurti skardinės. To pasekmės žmogui gali būti nepalankios.
Naudojimo sritys
Aerozoliniai dažai laikomi geidžiama preke. Jis naudojamas rankdarbiams dažyti. Tada šepetėlio pėdsakai nebus matomi, o produkto atspalviai taps labiau prisotinti.
Oro gaiviklis gaminamas aerozolio pavidalu bute ir vonios kambaryje. Juose yra ploviklio, aliejaus ir kvapiųjų medžiagų.
Yra sistemų, kurioms nereikia žmogaus įsikišimo. Tai taikoma automatiniams oro gaivikliams. Jų darbas pagrįstas tuo, kad prietaisas periodiškai siunčia signalą į specialų vamzdelį, kuris jungiasi prie cilindro, išskirdamas aromatą. Šie oro gaivikliai laikomi patogiais, tereikia pakeisti balionus ir valdyti įkrovą.
"Kameton": naudojimo taisyklės
Nosies ir gerklės ligoms gydyti naudojami įvairūs vaistai. Vienas iš jų yra „Kameton“. Aerozolis, kurio naudojimo instrukcijos yra paprastos, turi purškimą atliekantį antgalį. Veikliosios medžiagos yra chlorobutanolis, kamparas, mentolis ir eukalipto aliejus. Vaisto sudėtyje taip pat yra papildomų medžiagų.
"Cameton" turėtų būti naudojamas tada, kai įvairios ligos sukelia virusai ir bakterijos. Manoma, kad pagrindinis jo tikslas yra skausmo malšinimas. Po purškimo žmogus pajunta palengvėjimą. Skausmas ir deginimo pojūtis gerklose, atsirandantis ryjant, jūsų nebevargins. Sudėtyje yra medvilnės butanolio, kuris turi antiseptinių savybių. Jis papildytas kamparu, kuris padidina kraujotaką uždegimo vietoje ir atkuria pažeistus audinius.
Vaistas padeda pašalinti patogeninius mikroorganizmus paveiktoje zonoje. Levomentonas, kuris taip pat yra vaiste, turi vėsinantį poveikį. Jis gaivina kvėpavimą ir mažina ligos simptomus. Eukalipto aliejus taip pat padeda pašalinti uždegiminius procesus. Jis reikalingas audinių ir gleivinių regeneracijai. Baktericidinis poveikis pašalina mikrobus ir virusus.
"Cameton" turi dvejopą paskirtį. Jis tepamas ant uždegiminių tonzilių ir gerklų. Patologijos gydymui produktas purškiamas į nosies ertmes. Pirmuoju atveju antgalį reikia uždėti ant cilindro ir kelis kartus paspausti. Jei iš galiuko atsiranda debesėlis, galima vartoti vaistą. Jis purškiamas į nosį 2 kartus.
Kartu su tuo turime daryti gilus įkvėpimas. Procedūra kartojama iki 3 kartų per dieną. Pirmiausia reikia nuplauti nosį. Preparatas purškiamas į gerklas 2-4 dozėmis iki 4 kartų per dieną. Pertraukos turi būti vienodos. Vaistas purškiamas įkvėpus. Tada reikia iškvėpti per nosį. Po procedūros nevalgyti apie 1 val.
Aerozolis naudojamas daugelyje gyvenimo sričių. Paprastai žmonės tai vadina bet kuo, kas purškiama iš skardinės. Tai tiesa, bet ne visiškai. Aerozoliai naudojami kosmetikos srityje, taip pat rankų, patalpų dezinfekavimui, maloniam aromatui paskirstyti, paviršiui suteikti norimą spalvą ir pan. Bet kuri iš indelyje esančių produktų turi būti naudojama laikantis saugos taisyklių. Reikėtų prisiminti, kad jokiu būdu negalima jų duoti vaikams, kitaip tai gali sukelti pražūtingų pasekmių. Jei aerozolį naudosite teisingai, jis nepadarys žalos.
IN šiuolaikinė medicina vaistai gaminami įvairių formų, patogus veikliosios medžiagos tiekimui į sergantį organą.
Viena iš šių formų išoriniam naudojimui šiandien yra purškalas. Vaistinės kompozicijos purškimas ant odos, gerklės gleivinės ar kitos pažeistos vietos leidžia tolygiai tepti vaistą, netrikdant paciento prisilietimais ir nerizikuojant užsikrėsti. Purškalas yra gražus nauja forma vaistų, o ne visi vartotojai žino, kas tai yra ir kuo purškikliai skiriasi nuo aerozolių.
Kas yra purškalas?
Vietiniam naudojimui purškalas yra viena iš patogiausių formų, nes tai yra mažiausios kietos medžiagos dispersija. skystų dalelių vaistai dujų aplinkoje.
Jis naudojamas vaistinių kompozicijų tepimui ant odos paviršiaus, žaizdos ar nudegimo paviršiaus, burnos ertmės gleivinės, nosiaryklės, makšties ir kt. Be to, purškalas itin patogus įkvėpus.
Kuo skiriasi purškalas ir aerozolis?
Kartais net gydytojai nėra visiškai įsitikinę, kaip atskirti purškalus nuo aerozolių. Tuo tarpu skirtumas yra ir gana pastebimas. Pagrindinis skirtumas tarp jų yra vaisto išėmimo iš buteliuko būdas:
- aerozolyje vaistas išsiskiria dėl perteklinio slėgio talpyklės viduje atsidarius atleidimo vožtuvui;
— purškalas tiekiamas mechaniškai išspaudžiant smulkią vaisto suspensiją ore stūmokliniu mikrosiurbliu, o slėgis buteliuko viduje artėja prie normalaus atmosferos slėgio.
Skirtumas yra išsklaidytos medžiagos dalelių dydžiu: aerozolyje jų skersmuo svyruoja nuo 1 iki 5 mikronų, purškime - nuo 10 iki 50 mikronų, o greitis mažas. Todėl purškimo buteliuko išleidimo anga turi būti arčiau odos paviršiaus nei purškiant aerozolį iš skardinės.
Purškiklių kaip dozavimo formos privalumai
Purškiklis pasirodė itin efektyvus ir patogus dozavimo forma išorinis, vietinis intranazalinis veikimas, turintis daugybę privalumų. 
— Purškiamas ant skaudamos ar pažeistos vietos, purškiklis turi itin greitą gydomąjį poveikį. Kai kuriais atvejais vaisto veikimo greitis ir veiksmingumas yra panašus į injekciją į veną.
— Disperguota forma padidina cheminį ir farmakologinį vaisto aktyvumą, todėl galima naudoti mažesnes veikliosios medžiagos dozes. Tai savo ruožtu suteikia švelnų gydymo efektą.
– Vaistų dalelės dėl savo mikroskopinio dydžio daug lengviau prasiskverbia į kvėpavimo takų raukšles, ertmes, kišenes, absorbuojamos odos paviršiuje ir gleivinėse.
— Purškalas gali būti naudojamas tais atvejais, kai geriamasis vaistų vartojimo būdas neduoda norimo efekto, nes veiklioji medžiaga sunaikina skrandžio sultys.
— Vaistinės kompozicijos purškimas sumažina neigiamą šalutinį jos poveikio organizmui poveikį.
— Prieš purškiant, vaistas yra sterilus, švarus hermetiškai uždarytame buteliuke. Vaistas neišdžiūsta ir nesugeria oro drėgmės, nes yra tokios formos, kurią vaistininkai laikė optimalia jo poveikiui paciento organizmui.
— Naudojant dozavimo vožtuvą, vaistas purškiamas tiksliai išmatuotomis porcijomis, pašalinant perdozavimą.
– Patogu ir greitas būdas pritaikymas prieinamas beveik kiekvienam pacientui, nepriklausomai nuo jo fizinės būklės.
Reikėtų pažymėti, kad paprastai aerozoliai aktyviau prisideda prie pasireiškimo šalutinis poveikis gydymo būdais nei purškalais. Tuo pačiu metu jie dažniausiai purškia vaistą smulkios dalelės, kuris kai kuriais atvejais yra svarbus veiksnys gydymas.
Kadangi nėra specialių aerozoliui būdingų nešančiųjų dujų, purškalai yra skanesni, jei mes kalbame apie apie vaistus nuo viršutinių kvėpavimo takų. Permatomas buteliukas leidžia pamatyti, kiek vaisto liko nepanaudota ir kokia jo kokybė: ar kompozicijoje nėra nuosėdų ar drumstumo. 
Šiuo metu purškalas yra optimaliausias, praktiškiausias ir veiksminga forma programas vaistai išoriniam naudojimui. Daugelis vaistų, kurie anksčiau buvo gaminami aerozolių pavidalu, dabar perkeliami į purškiamuosius preparatus, o tai ne iš lėto turėjo teigiamos įtakos jų pardavimo intensyvumui.
AEROSOLIAI
(iš graikų aer – oras ir lot. solluti – tirpalas) laisvos dispersinės sistemos su dujine dispersine terpe ir dispersine faze, susidedančia iš kietųjų arba skystųjų dalelių.
Pats terminas aerozolis Pirmojo pasaulinio karo pabaigoje profesorius Donnanas (Anglija) pasiūlė pažymėti labai išsklaidytas sistemas, tokias kaip nuodingi fenilchloroarsino dūmai, kurie buvo pradėti naudoti kariniams tikslams. Nepriklausomai nuo Donnano, šį terminą pradėjo vartoti vokiečių mokslininkas Schmauss, kuris parašė pirmąjį straipsnį (1920 m.), kuriame jis buvo pavartotas.
Klasifikacija.
1. Autorius agregacijos būsena dispersinė fazė:
miglos (L/G) – išsklaidyta sistema, susidedanti iš skysčio lašelių;
dūmai (T/G) – aerozoliai su kondensacinės kilmės kietomis dalelėmis;
dulkės (T/G) – kietos dalelės, susidarančios despiracijos metu;
smogas (L+T/G) – sistema mišrus tipas kai ant kietųjų dalelių kondensuojasi drėgmė (ant dūmų dalelių susidaro rūkas);
2. Pagal dispersiją:
itin smulkūs aerozoliai (nanodalelės), kurių dydžiai 0,001 - 0,01 mikrono;
labai dispersiniai aerozoliai (HFA) 0,01 – 0,1 mikrono;
vidutinio dispersijos aerozoliai 0,1 – 10 mikronų;
stambūs aerozoliai 10 – 100 mikronų.
Naujos klasės nanodalelių atsiradimas įvyko visai neseniai, kai atsirado galimybė sukurti naujos kartos aerozolinius instrumentus šiems itin smulkiems aerozoliams tirti.
Būdingi aerozolio dalelių dydžiai:
3. Pagal gavimo būdus:
kondensacija;
dispersinis.
Aerozoliai gali atsirasti natūraliai, susidaro dirbtinai ir lydi pramoninę gamybą.
Aerozoliai, atsirandantys natūraliai:
Iki 30 % visų natūralių aerozolių susidaro iš kosminių dulkių. Kasmet vidutiniškai 1 km 2 žemės paviršiaus į atmosferą išmeta 20 tonų susmulkintos masės, kuri virsta atmosferos aerozoliais.
Vėjas kelia ir neša dulkių debesis, kurdamas dulkių audros. Dulkės gali pakilti į 5–6 km aukštį ir būti pernešamos tūkstančiais kilometrų matuojamais atstumais (pavyzdžiui, Norvegijoje buvo aptiktos dulkės iš Sacharos dykumos).
Kai išsiveržia ugnikalniai, kurių Žemėje yra daugiau nei 600, į atmosferą išleidžiama kelios dešimtys milijonų tonų dirvožemio, kurio didžioji dalis virsta aerozolio būsena (pavyzdžiui, dėl milžiniško Tamboros kalno išsiveržimo). Indonezijoje 1815 m. į stratosferą buvo išmestas toks kiekis dulkių, kad kiti, 1816 m., įėjo į istoriją kaip „metai be vasaros“).
Mikroorganizmai, virusai ir augalų sporos paimamos oro srautu ir formuojasi aerozoliai, biologinės kilmės aerozoliai gali būti pernešami dideliais atstumais (buvo atvejų, kai grybų sporos buvo aptiktos virš Karibų jūros 1000 km nuo artimiausios galimos jų susidarymo vietos); ).
Vanduo išgaravo iš vandens paviršiusŽemėje susidaro aerozoliai, kurių sunaikinimas lemia lietaus, sniego ir krušos atsiradimą.
Dirbtinai gaminami aerozoliai:
Apie 10% visų aerozolių gaminama dirbtinai: tai purškimas pesticidais ir trąšomis, drėkinimas, buitiniai aerozoliai ir kt.
Pramoniniai aerozoliai:
Kasyklose, naudingųjų iškasenų gavybos karjeruose, prie metalurgijos ir chemijos gamyklų, eksploatuojant įvairius agregatus (smulkintuvus, malūnus, daugybę katilinių), susidaro orą teršiantys aerozoliai. Visų rūšių sausumos, oro ir vandens transportas yra aerozolių šaltiniai dėl kuro degimo (pakanka pasakyti, kad deginant kurą į atmosferą kasmet išmetama daugiau nei 100 tonų kietųjų ir 1 mln. tonų dujinių medžiagų) .
Branduolinio kuro gamyba, atominių elektrinių eksploatavimas ir branduolinių ginklų bandymai lemia radioaktyvių aerozolių susidarymą.
Pagrindiniai bedimensinio panašumo kriterijai aerodispersinėms sistemoms apibūdinti.
Jie atsiranda analizuojant ir neišmatuojant valdymo lygčių, kurios viena dalele apibūdina vieną ar kitą elementarų procesą.
Be to, šie kriterijai yra nepriklausomi, norint suprasti aerozolių procesų ir reiškinių specifiką ir modelius.
Macho skaičius
Kur q p Ir q g – atitinkamai būdingieji dalelių ir dujų judėjimo greičiai
Jis atsiranda analizuojant dujų dinamikos lygtis ir apibūdina aerozolio dalelės judėjimo greičio režimus dujų masės centro atžvilgiu.
Kriterijų pokyčių diapazonas: nuo labai mažų verčių iki vienybės. Atmosferos aerozoliams būdingas diapazonas M<<1, поэтому можно сказать, что динамика аэрозолей – это низкоскоростная аэродинамика.
Vidutiniai skaičiai M≈1 gali būti būdingas daugeliui technologinių aerozolių pritaikymo būdų.
Reinoldso numeris
kur ρ yra tankis
u– vidutinis masės greitis
η – dujų klampumas
R – dalelės spindulys
Jis atsiranda analizuojant dujų dinamikos lygtis ir išreiškia ryšį tarp inercijos jėgų ir klampios trinties jėgų dujose.
Kriterijų pokyčių diapazonas yra nuo 0 iki labai didelių reikšmių.
Atmosferinių ir technologinių aerozolių Re skaičius svyruoja nuo labai mažo (gravitacinis dalelių nusėdimas) iki labai didelių verčių (turbulentinis dalelių pernešimas, dujų valymo įrenginiai).
Knudseno numeris
kur λ – reiškia laisvą dujų molekulių kelią
R– dalelių spindulys
Jis atsiranda analizuojant Boltzmanno lygtį, naudojamą dispersinei dujų terpei apibūdinti, ir apibūdina dujų struktūrą.
Formalus kriterijaus pasikeitimo diapazonas 0< Kn< ∞
Atmosferiniams aerozoliams 0,001 µm≤ R≤ 100µm, λ g≈ 0. 065µm n.u., tada
10−3 ≤ Kn≤ 100
Stokso skaičius
čia τ yra dalelės mechaninio atsipalaidavimo laikas
L– tam tikras būdingas proceso dydis
Jis atsiranda analizuojant dalelių judėjimo lygtis aerozolių mechanikoje ir apibūdina ryšį tarp dalelės inercijos jėgų ir klampios trinties jėgų dujose.
Kriterijaus pokyčių diapazonas gali būti gana didelis (ypač procesams su technologiniais aerozoliais).
Rudas numeris
Kur v p Ir v g – terminis aerozolio dalelės ir dujų molekulės judėjimo greitis
Jis atsiranda analizuojant aerozolių Brauno judėjimo lygtis ir apibūdina aerozolio dalelių Brauno judėjimo intensyvumą. Kriterijų pakeitimų diapazonas yra nuo 0 iki 1.
Atmosferinių aerozolių atveju Brownas paprastai yra Br<< 1 (за исключением ультрадисперсного аэрозоля, где Br≤ 1).
Aerozolio savybės
Aerozolių savybes lemia:
dispersinių fazių medžiagų ir dispersijos terpės pobūdis
dalinė ir masės aerozolio koncentracija
dalelių dydis ir dalelių dydžio pasiskirstymas
pirminių (neagreguotų) dalelių forma
aerozolio struktūra
dalelių krūvis.
Aerozolių, taip pat kitų dispersinių sistemų koncentracijai apibūdinti naudojami šie:
masės koncentracija – visų suspenduotų dalelių masė dispersinės sistemos tūrio vienetui:
masyvi Ir tūrio dalis:
, kur m 0 ir V 0 yra bendra išsklaidytos sistemos masė ir tūris
skaitinė koncentracija– dalelių skaičius dispersinės sistemos tūrio vienete
Čia V 0 yra bendras išsklaidytos sistemos tūris
N h – dalelių skaičius
Ypatumai molekulinės kinetinės savybės Aerozolius sukelia:
maža dispersinių fazių dalelių koncentracija
(pavyzdžiui, 1 cm 3 aukso hidrozolio yra 1016 dalelių, o tame pačiame aukso aerozolio tūryje yra mažiau nei 107 dalelės).
mažas dispersinės terpės (oro) klampumas, t.y. mažas trinties koeficientas (B), atsirandantis dalelėms judant
mažas dispersinės terpės tankis, todėl ρ dalis » ρ dujos
Visa tai lemia tai, kad dalelių judėjimas aerozoliuose vyksta daug intensyviau nei hidrozoliuose.
Brauno judesys
Tai nuolatinis chaotiškas dalelių judėjimas, vienodai tikėtinas visomis kryptimis, sklindantis dėl dispersinės terpės įtakos.
Pagal Einšneino lygtį, vidutinis kvadratinis dalelės x 2 poslinkis per laikotarpį t išilgai x ašies yra lygus:
kur K yra pasipriešinimo koeficientas (jėga, veikianti dalelę, judančią 1 m/s greičiu)
Jei Stokso dėsnis galioja, K=3d, tai lygtis įgauna tokią formą:
Pirmieji De Broglie atlikti dalelių Brauno judėjimo dujose matavimai patvirtino Einschneino lygties pagrįstumą.
Difuzija
Tai spontaniškas dispersinės fazės plitimo procesas iš didesnės koncentracijos srities į mažesnės koncentracijos sritį.
čia n yra dalelių koncentracija tam tikroje plokštumoje.
Pagal Fikos užkandį:
kur D yra difuzijos koeficientas.
Tada galime išreikšti difuzijos koeficientą kaip dalelių dydžio funkciją:
kur terminas reiškia dalelės judrumą.
Aerozolių elektrinės savybės
Iki šiol aerozolio dalelės buvo laikomos neįkrautomis, o elektrinių jėgų veikimas tiek tarp pačių dalelių, tiek tarp dalelių ir veikiančio išorinio elektrinio lauko buvo ignoruojamas. Tiesą sakant, dauguma aerodispersinių sistemų turi elektros krūvį, ši savybė yra universali tiek technologiniams, tiek natūraliems atmosferiniams aerozoliams.
Aerozolio dalelių elektrinės savybės labai skiriasi nuo liozolyje esančių dalelių elektrinių savybių.
Dauguma aerozolių turi krūvį, kuris gali būti nuolat perskirstytas tarp dalelių;
Išoriniai elektriniai laukai gali turėti įtakos tiek dalelių krūvio dydžiui, tiek jų judėjimo savybėms;
Ant aerozolio dalelių nesusidaro elektrinis dvigubas sluoksnis, nes dėl mažos dujinės terpės dielektrinės konstantos joje elektrolitinė disociacija praktiškai nevyksta;
Dalelių krūvis yra atsitiktinio pobūdžio, o tos pačios prigimties ir vienodo dydžio dalelės gali skirtis tiek dydžiu, tiek ženklu.
Nesant specifinės adsorbcijos, dalelių krūviai yra labai maži ir paprastai ne daugiau kaip 10 kartų viršija elementarų elektros krūvį.
Pagrindiniai procesai, lemiantys dalelės krūvio susidarymą, apima tiesioginę dalelių jonizaciją; statinis dalelių elektrifikavimas; susidūrimai su jonais; dalelių jonizavimas elektromagnetine spinduliuote (UV, rentgeno ar gama spinduliuote).
Anot Smoluchovskio, krūvis priklauso nuo teigiamų ir neigiamų jonų skaičiaus lašelyje jo atsiskyrimo nuo skysčio momentu, t.y. nustatoma jonų koncentracija skystyje, tai yra:
kur yra vidutinis kvadratinis lašelio krūvis, išreikštas elementarų skaičiumi
N – to paties ženklo jonų koncentracija skystyje
V – lašelio tūris
Šią teoriją Nathansonas išbandė eksperimentuodamas su skysčiais, kurių jonų koncentracija labai maža (mažiau nei 310-9 mol/l), pavyzdžiui, transformatorių alyva. Jis nustatė, kad krūvio pasiskirstymas yra gana simetriškas visame 0,5–2,1 μm lašelių dydžio diapazone.
Tačiau skysčio lašo įkrova negali pasiekti ribinės vertės, išskyrus tuos atvejus, kai jo matmenys yra labai maži.
Mokesčiui taikomas papildomas apribojimas, žinomas kaip Rayleigh limitas. Labai įkrautas lašas išgaruos tol, kol išorinė elektrinio lauko jėga lašo paviršiuje viršys vidinę jo paviršiaus įtempimo jėgą. Šiuo metu lašas suskaidys į gabalus, o jo krūvis pasiskirstys didesniame kelių mažesnių lašelių paviršiuje.
Rayleigh gavo elektronų skaičiaus išraišką ant lašelio, reikalingo jam sulaužyti:
čia σ – paviršiaus įtempimo koeficientas
d – lašo skersmuo
Šios formulės teisingumas buvo patvirtintas eksperimentiškai
Tvarumas
Sistemos stabilumas suprantamas kaip sistemos gebėjimas išlaikyti savo savybes, dispersinę sudėtį ir tolygų dalelių pasiskirstymą visame tūryje.
Yra du stabilumo tipai:
1. Molekulinis kinetinis stabilumas yra išsklaidytos sistemos stabilumas gravitacijos veikimo atžvilgiu. Jis apsaugo nuo sedimentacijos ir yra nulemtas Brauno judėjimo ir priklauso nuo dalelių dispersijos laipsnio, terpės klampumo ir temperatūros.
2. Agregacinis stabilumas yra sistemos gebėjimas išlaikyti savo sklaidos laipsnį.
Aerozoliai yra agregatyviai nestabilios sistemos. Aerozolių stabilumas yra tik kinetinis, nėra termodinaminio stabilumo faktorių.
Dėl šių procesų sutrinka aerozolio stabilumas:
dalelių nusėdimas, kuris dėl mažo terpės klampumo vyksta greičiau nei hidrozoliuose;
dalelių koaguliacija, vykstanti dujinėje aplinkoje dėl intensyvaus Brauno judėjimo dideliu greičiu, kuris dar labiau padidėja didėjant aerozolio koncentracijai. Paspartinti krešėjimą palengvina padidėjusi aplinkos drėgmė;
temperatūros įtaka, ypač rūkų stabilumui, nes jų pusiausvyros būsena galima tik tada, kai išsklaidytų skysčio dalelių sočiųjų garų slėgis yra lygus skysčio, iš kurio jos susidaro, sočiųjų garų slėgiui ( 0).< 0 – конденсация.
Esant > 0 lašelių išgaruoja, o ties
a) Garavimas
Aerozolių naudojimo trukmę riboja atskirų dalelių garavimo greitis; tam tikrai medžiagai esant pastoviai temperatūrai, garavimas vyks didžiausiu greičiu, kai aplinkiniame ore nėra medžiagos garų; Kalbant apie aerozolių stabilumą, šis didžiausias garavimo greitis yra esminis.
Jei grynos aukštos virimo temperatūros medžiagos lašeliui nubraižysime paviršiaus ploto s grafinę priklausomybę nuo laiko t, tai gautas grafikas iš pradžių yra maždaug tiesinis (ds/dt=const), bet po to palaipsniui nukrypsta nuo laiko ašies. Be to, kuo mažesnė dalelė, tuo labiau pastebimas kreivumas. Tai yra, mažų lašelių garavimo greitis palaipsniui mažėja, kai mažėja jų dydis.
Visiško lašelių išgaravimo laiko skaičiavimai yra svarbūs lyginant įvairių medžiagų stabilumą aerodispersinėje būsenoje, tačiau visiškas dalelių išgaravimas mažai tikėtinas. Nelakiosios priemaišos, esančios pradinėje medžiagoje arba jau susidariusios išsklaidytos dėl oksidacijos ar skilimo arba susidariusios susidūrus su ore esančiomis dulkių dalelėmis, gali sulėtinti garavimą ir netgi jį sustabdyti.
Todėl lašo „pusės išgaravimo laikas“, t.y. laikas, per kurį lašas dėl garavimo praras pusę pradinės masės, yra patogesnis parametras.
b) Koaguliacija Krešėjimas -
svarbiausias tarpdalelių sąveikos aerozoliuose procesas. Tai turi būti suprantama kaip sukibimo, pirminių dalelių agregacijos jų tarpusavio judėjimo procese ir porų susidūrimų poveikis (į trigubus dalelių susidūrimus paprastai neatsižvelgiama kaip į labai mažai tikėtinus). Skysčių lašų susiliejimas vadinamas susiliejimas , terminas dažnai vartojamas kietosioms dalelėms aglomeracija. Abu efektus paprastai galima apibūdinti kaip agregacija
dalelių. Apskritai, pagal suprasti dalelių sklaidos laipsnio mažėjimą (t.y. jų padidėjimą) mažėjant dalelių skaičiaus koncentracijai.
Panagrinėkime Smoluchovskio krešėjimo teoriją.
Monodispersinis sferinių dalelių aerozolis, kuris buvo iš pradžių
tolygiai pasiskirstę dujų tūryje. Jie patiria transliacinį Browno judesį, kuris veda prie jų artėjimo ir susidūrimų. Kiekvienos poros dalelių susidūrimas veda prie jų sulipimo.
Nagrinėjamas Brauno dalelių difuzijos procesas iš neriboto tūrio dujų į vieną stacionarią dalelę – vadinamąją „sugeriančiąją sferą“. 
Dėl to Smoluchovskio lygties sprendimas turi tokią formą:
Šios lygtys leidžia numatyti monodispersinių dalelių skaičiaus koncentracijos pokyčius laikui bėgant.
Matyti, kad šis procesas yra gana lėtas, o dalelių koncentracijos kitimo greitis stipriai priklauso nuo jų pradinės koncentracijos.
Dalelių skaičiaus koncentracijos priklausomybė n monodispersinio aerozolio Brauno koaguliacijos laikas (skirtingos kreivės atitinka skirtingas pradines dalelių koncentracijas)
Optinės savybės
Jie nustatomi pagal šviesos srauto sklaidą, kai jis praeina per aerozolį.
Tam tikra aerozolio tūrio tam tikra kryptimi išsklaidytos spinduliuotės I intensyvumas tampa proporcingas skaičiuojamai dalelių koncentracijai n ir dalelių spinduliui tam tikru mastu p, t.y. :
Specifinės savybės
Aerozolių, susijusių su dujine dispersine terpe, fizinių savybių ypatybės apima termoforezės ir fotoforezės reiškinius.
Termoforezės reiškinys stebimas aerozoliuose, veikiant temperatūros gradientui.
Termoforezė vadinti aerozolio dalelių judėjimą žemesnės temperatūros regiono link. To priežastis yra ta, kad karštesnę dalelės pusę didesniu greičiu bombarduoja dujų molekulės. Kuo mažiau šildomas. Dalelė gauna impulsą judėti žemesnės temperatūros link.
Fotoforezė vadinamas aerozolio dalelių judėjimu vienpusiame apšvietime. Judėjimo kryptis priklauso nuo daugelio dalelių savybių – dydžio, formos, skaidrumo ir kt.
Fotoforezės nėra arba ji labai silpna gerai šviesą atspindinčiose medžiagose, tokiose kaip kalcio fluoridas, stibio trioksidas, ir labai pastebima stipriuose šviesos sugėrikliuose: suodžiuose, geležies drožlėse.
Jei į šviesos šaltinį atsukta dalelės pusė įkaista labiau, tai dėl padidėjusio šios pusės bombardavimo aplinkinių dujų molekulėmis dalelė tolsta nuo šviesos šaltinio – įvyksta teigiama fotoforezė. Jei priešinga dalelės pusė įkaista stipriau, tada gaunamas priešingas efektas – neigiama fotoforezė.
Verta paminėti fotoforezės vaidmenį medicinoje. Vaistų fotoforezė yra metodas, pagrįstas tuo pačiu metu veikiant radiacijai ir vaistui.
Fotoforezės esmė: apie 1 ml vaistinio tirpalo užtepamas ribotas odos plotas (iki 80 cm2) ir tolygiai paskirstomas per odos paviršių. Tada ši sritis apšvitinama nefokusuotu raudonos arba infraraudonosios šviesos spinduliu. Švitinimo laikas yra apie 10-20 minučių. Fotoforezė pagrįsta odos pralaidumo didinimu veikiant mažo intensyvumo lazerio spinduliuotei ir vaistų sklaidos paspartinimu.
Fotoforezė turi platų poveikį organizmui. Jis gali pagerinti imunitetą, padidinti antikūnų gamybą, sustiprinti ląstelių metabolizmą, kolageno ir elastino sintezę, pagerinti kraujo ir limfos mikrocirkuliaciją, pagerinti maistinių medžiagų įsiskverbimą į odos gelmes, normalizuoti kraujospūdį ir kt.
Aerozolių gamybos būdai
Aerozoliai susidaro sprogimų, medžiagų gniuždymo ir purškimo metu, taip pat kondensacijos procesų metu aušinant persotiems vandens garams ir organiniams skysčiams.
Kaip ir kitos mikroheterogeninės sistemos, aerozoliai gali būti gaminami dviem skirtingais būdais:
iš stambiai išsklaidytų sistemų (dispersijos metodai),
iš tikrų tirpalų (kondensacijos metodai).
Kondensacijos metodas.
Susijęs su naujos fazės susidarymu vienalytėje sistemoje. Būtina jo susidarymo sąlyga yra persotintų garų buvimas, dėl kurio kondensacijos susidaro išsklaidytos fazės dalelės.
Persotintų garų tūrinis kondensavimasis gali atsirasti trimis atvejais:
*adiabatinės ekspansijos metu (formuojantis debesims);
*maišant skirtingos temperatūros garus ir dujas (atmosferinių rūkų susidarymas);
*aušinant dujų mišinį.
Be to, dėl dujų reakcijų, dėl kurių susidaro nelakūs produktai, gali susidaryti kondensacinis aerozolis:
Deginant kurui, susidaro dūmų dujos, kurių kondensacija sukelia degimo dūmų atsiradimą;
Fosforui degant ore susidaro balti dūmai (P 2 O 5);
dujiniam NH 3 ir HCl sąveikaujant susidaro dūmai MH 4 Cl (-ai);
Metalų oksidaciją ore, vykstančią įvairiuose metalurginiuose ir cheminiuose procesuose, lydi dūmų, susidedančių iš metalų oksidų dalelių, susidarymas.
Cheminės reakcijos produktų kondensacijos ypatybė yra kondensuotų dalelių katalizinio poveikio pradinių medžiagų transformacijai galimybė.
Dispersijos metodas.
Dispersiniai aerozoliai susidaro šlifuojant (purškiant) kietus ir skystus kūnus dujinėje aplinkoje bei miltelinėms medžiagoms virstant į suspensiją, veikiant oro srovėms.
Kietųjų dalelių purškimas vyksta dviem etapais:
šlifavimas
purškimas.
Tarp skysčių purškimo būdų išskiriami šie:
1. Pneumatinis (arba aerodinaminis) purškimas;
2. Hidraulinis (arba hidrodinaminis) purškimas;
3. Išcentrinis purškimas;
4. Kiti metodai (elektrostatiniai, akustiniai, raketiniai ir kiti)
Medžiagos perkėlimas į aerozolinę būseną turi būti atliekamas naudojant aerozolį, nes, skirtingai nuo kitų dispersinių sistemų (emulsijų, suspensijų), aerozolių negalima paruošti iš anksto. Buitinėmis sąlygomis beveik vienintelė priemonė skystiems ir milteliniams aerozoliams gaminti yra prietaisas, vadinamas „aerozolio paketu“, jame esanti medžiaga supakuojama esant slėgiui ir purškiama naudojant suskystintas arba suslėgtas dujas.
Savaime išsibalansuojantis Walton ir Pruett palaidinė.
Varomas suspausto oro (įėjimas dešinėje), kampinis sukimosi greitis yra keli tūkstančiai apsisukimų per sekundę, radialinis pagreitis apie milijoną g. Skystis tiekiamas iš viršaus iš siauro vamzdelio (3) į rotoriaus (2) centre ir jo paviršiuje plinta plonos plėvelės pavidalu. Lašai atitrūksta nuo rotoriaus kūgio, o į tarpą tarp besisukančio rotoriaus ir viršutinio korpuso patenka smulki rūkas.
Aerozolio naikinimo būdai
Nepaisant to, kad aerozoliai yra agregatyviai nestabilūs, jų sunaikinimo problema yra labai opi. Pagrindinės problemos, kurias sprendžiant reikia sunaikinti aerozolius:
Atmosferos oro valymas iš pramoninių aerozolių;
Vertingų produktų surinkimas iš pramoninių dūmų;
Dirbtinis debesų ir rūko purškimas arba išsklaidymas.
