Практическое значение эмульсий и эмульгирования

Эмульсии, стабилизованные неионогенными  стабилизаторами, разрушаются гораздо  труднее. Электролиты разрушают  такие эмульсии только при больших  концентрациях, когда происходит уже  не коагуляция, а высаливание. Более эффективным способом разрушения таких эмульсий является нагревание, вызывающее десорбцию молекул неионогенных стабилизаторов с капелек эмульсии или дегидратацию полярной части молекулы неионогенного стабилизатора.

Разрушение  всех эмульсий можно достичь введением в систему поверхностно-активного вещества, вытесняющего из адсорбционного слоя эмульгатор, но неспособного стабилизовать эмульсию. Именно на этом основана возможность разрушения некоторых эмульсий первого рода введением в них амилового спирта. Эмульсии можно также разрушить путем центрифугирования, фильтрования, электрофореза. При центрифугировании и фильтровании происходит собственно концентрирование эмульсии. Однако в эмульсиях с очень высокой концентрацией дисперсной фазы и недостаточным содержанием эмульгатора, как правило, происходит коалесценция капелек, и таким образом система разрушается. С. С. Воюцким с сотр. разработан метод непрерывного разрушения

эмульсий  воды в углеводородах путем пропускания  эмульсий через специальный фильтр. Капельки дисперсной фазы (воды) адсорбируются на фильтрующем материале, коалесцируют на его поверхности и стекают с фильтра (самоочищение фильтра). Разрушение эмульсий при повышении температуры обусловливается уходом эмульгатора с поверхности капелек в результате его десорбции или растворения в дисперсной фазе. 
 
 
 
 

4.   Обращение фаз эмульсий 
 
 
 

Рассмотрим  так называемое явление обращения фаз, весьма характерное для эмульсий. При введении в эмульсию в условиях интенсивного перемешивания большого количества поверхностно-активного вещества, являющегося стабилизатором эмульсий противоположного типа, первоначальная эмульсия может обращаться, т.е. дисперсная фаза становится в ней дисперсионной

средой, а дисперсионная среда — дисперсной фазой. Так, эмульсия типа м/в, стабилизованная олеатом натрия, может быть превращена в эмульсию типа в/м путем введения в систему при сильном перемешивании олеата кальция. Такое же явление наблюдается и при введении в эмульсию, веществ, способных изменять природу эмульгатора, например, при введении хлорида кальция в эмульсию первого рода, стабилизованную олеатом натрия.

Интересно, что обращение эмульсий в определенных условиях может быть вызвано и  длительным механическим воздействием. Так, сбивание сливок ведет к получению  масла. При этом эмульсия типа м/в (сливки) переходит в эмульсию типа в/м (масло) со сравнительно весьма малым содержанием воды в виде дисперсной фазы.

Наблюдения  под микроскопом показали, что  при обращении фаз капельки дисперсной фазы сначала растягиваются, превращаются в пленки и затем образовавшиеся пленки охватывают дисперсионную среду первоначальной эмульсии, которая в результате этого становится дисперсной фазой. Интересно, что в результате неравномерного распределения эмульгатора в различных микроучастках системы, при обращении фаз могут возникать так называемые «множественные» эмульсии, в которых, например, капельки масла эмульсии первого рода содержат в себе мельчайшие капельки воды.  
 
 
 
 

5. Практическое значение эмульсий и эмульгирования 
 
 

К природным  эмульсиям относится ряд ценнейших растительных и животных продуктов. Так, эмульсией является молоко — стабилизованная животными белками эмульсия жиров в воде. Молоко является сырьем молочной промышленности и служит для получения множества молочных продуктов — сливок, простокваши, кефира, масла, сыра и т. д. Природной эмульсией является также яичный желток.

В пищевой  промышленности к эмульсиям помимо молочных продуктов принадлежат  такие продукты, как маргарин, майонез, различные соусы. В фармацевтической промышленности многие-лекарства применяются  в виде эмульсий, причем, как правило, для приема лекарств внутрь применяются эмульсии первого рода, а эмульсии второго рода используются для наружного применения.

Мясная  промышленность выпускает большое  количество технических животных жиров. Одним из наиболее эффективных путей  использования технических животных жиров является применение их эмульсий в качестве смазочного материала, например при прокатке стальных лент. В этом случае эмульсии дешевых жиров способны заменить какие дорогостоящие смазочные материалы, как пальмовое и касторовое масла. Коэффициент вытяжки при холодной прокатке стальных лент с использовании 5% эмульсии говяжьего жира оказался выше, чем при использовании чистых касторового и пальмового масел.

Смазочные свойства эмульсии говяжьего жира (5% концентрации) оказываются выше, чем  смазочные свойства применяемой сегодня в промышленности эмульсии минерального масла -стандартного эмульсола Б.

 Применение  ультразвука позволяет получать  эмульсии толуола, керосина, дибутилфталата, ртути, различных инсектицидов, обладающих  повышенным обеззараживающим действием и др.. При приготовлении различных эмульсий в производственных условиях наиболее эффективным является способ с применением "полуволновых объемов". При реализации этого способа высота столба каждой несмешивающейся жидкости равняется половине длины ультразвуковой волны. Способ особенно эффективен при нахождении слоя воды полуволнового размера (приблизительно 3,5 см или кратная ей величина) над эмульгируемым веществом. 

6. Вывод 
 

Эмульсии широко распространены в природе. К ним  относятся молоко, млечные соки растений, сырая нефть. Велика роль эмульсий в биологических процессах. Так, жиры усваиваются организмом только в виде водной эмульсии, поскольку они не растворяются в воде и могут подвергаться действию ферментов, содержащихся в желудочном соке, только в эмульгированном состоянии при большой поверхности соприкосновения с желудочным соком. Эмульсии широко применяются в строительной, текстильной, кожевенной, пищевой (в том числе рыбной) промышленности, а также в медицине, фармации и косметологии.

Эмульсиями  называют дисперсные системы, в которых одна жидкость диспергирована в другой, не смешивающейся с первой. В связи с этим дисперсная фаза и дисперсионная среда должны резко различаться по полярности. Более полярной жидкостью является вода (В), малополярную жидкость независимо от ее природы принято называть маслом (М). Эмульсии масла в воде называют прямыми и обозначают М/В (эмульсии I рода), эмульсии воды в масле - обратными (В/М, эмульсии II рода).

Для определения  типа эмульсий используют:

•   разбавление  или смешение определенного объема или капли эмульсии с водой или "маслом". Если наблюдается смешение капель эмульсии с водой, то эмульсия прямая; если наблюдается смешении капель эмульсии с маслом, то эмульсия обратная.

•   избирательное окрашивание одной из фаз эмульсии. Водорастворимые красители (например, метиленовая синь) окрашивают водную фазу, а маслорастворимые красители (например, судан III) - масло.

•   инструментальные физико-химические методы, например измерение электрической проводимости. Высокое значение электрической проводимости указывает на прямой тип эмульсии (М/В); обратные эмульсии инеют очень малую проводимость.

Для получения  эмульсий используют механическое диспергирование  путем интенсивного перемешивания, впрыскивание одной жидкости в другую, диспергирование с помощью ультразвука. Образующиеся при этом системы неустойчивы вследствие увеличения свободной поверхностной энергии: капли жидкости сливаются друг с другом (коалесцируют) и система быстро расслаивается.

Устойчивые эмульсии можно получить только в присутствии  стабилизаторов (эмульгаторов), в качестве которых применяют различные ПАВ (например, соли жирных кислот, окси- и сульфоспирты, четвертичные аммонийные основания с числом атомов углерода в углеводородном радикале от 12 до 1 8), а также синтетические и природные высокомолекулярные соединения - поливиниловый спирт, полиакриламид, полиоксиэтилен, сапонин, белки (в частности, казеин и желатина). Эмульгатор адсорбируется на межфазной границе, понижая при этом удельную свободную поверхностную энергию. При образовании эмульсии увеличивается поверхность дисперсной фазы, поэтому для осуществления процесса эмульгированиядолжна быть затрачена определенная работа. Капли дисперсной фазы эмульсии имеют, как правило, сферическую форму.

Тип образующейся эмульсии в значительной степени  зависит от соотношения объемов несмешивающихся жидкостей, причем дисперсионной средой стремится стать та жидкость, объем которой больше. При смешении жидкостей в присутствии эмульгаторов влияние соотношения объемов жидкостей на тип эмульсии значительно снижается; тип образующейся эмульсии будет зависеть только от природы эмульгатора. 
 
 
 
 

7.  Список используемой литературы 
 

1. Воюцкий, С.С. Курс коллоидной химии /  С.С. Воюцкий.- М. : Изд-во «Химия», 1976.
2. Зимон, А.Д. Коллоидная химия / А.Д. Зимон, Н.Р. Лещенко.- М. : Химия, 1995.
3. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы.- М.: Высш. Шк., 1989.
4. Щукин Е.Д., Перцов Н.В., Амелина Е.А. Коллоидная химия.- М.: Высш. шк., 1990.
5. http://u-sonic.ru/pubs/mon1/mon6/3
6. http://referati.info/projects/project-69808.html