пены

ПЕНЫ

дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой. П. обычно являются сравнительно грубодисперсными высококонцен-трир системами (разб. системы типа газ жидкость наз. газовыми эмульсиями). Объемное содержание дисперсионной среды обычно характеризуют кратностью П. К отношением объема пены к объему дисперсионной среды. Различают низкократные П. (К от 3 до неск. десятков) и высокократные (К до неск. тысяч). Малоустойчивые (дина-мич.) П существуют лишь при непрерывном смешении газа с пенообразующим раствором в присутствии пенообразователей 1-го рода (по классификации П. А. Ребиндера), напр. низших спиртов и орг. кислот. После прекращения подачи газа такие П. быстро разрушаются. Высокостабильные П. могут существовать в течение мн. минут и даже часов. К пенообразователям 2-го рода, дающим высокостабильные П., относят мыла и синтетич ПАВ.

По способу получения различают конденсационные П., в частности химические, которые образуются в результате к.-л. хим. реакции вследствие выделения газообразных продуктов (так получают большинство П. с твердой дисперсионной средой пенобетоны, пенопласты), и диспергационные, в т ч. барботажные, получаемые при пропускании газа через жидкость. П могут быть также получены с помощью спец. устройств пеногенераторов.

Для П., особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены топкими пленками. Три пленки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними ок. 109° образуют узел (см. рис.). Наиб. типичной формой ячейки в монодисперсной П. является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1 3 дополнит. гранями; ср. число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной П. форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

П. являются типичными лиофобными дисперсными системами (см. лиофильность и лиофобность); они в принципе термодинамически неустойчивы, т. к. в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению П. К таким процессам относят: 1) утоньшение пленок и их послед. разрыв; в результате увеличивается средний размер ячеек при разрыве пленок в объеме П. или уменьшается высота столба (слоя) П., если разрываются пленки, отделяющие поверхностные ячейки П. от внеш. газовой среды; дисперсность П. падает. 2) Диффузионный перенос газа из малых ячеек в более крупные (в полидисперсной П.) или из поверхностных ячеек во внеш. среду; это приводит к исчезновению поверхностных ячеек и уменьшению высоты столба (слоя) П. 3) Отекание дисперсионной среды под действием силы тяжести(синерезис) в высокостабильных П., приводящее к возникновению гидростатически равновесного состояния, в котором кратность слоя П. тем больше, чем выше он расположен; в низкократных П. синерезис ведет к возникновению под П. слоя жидкости.

При изучении П. применяют разл. методы дисперсионного анализа: микрофотографирование, совместное измерение электропроводности и капиллярного давления в каналах, определение мех. (упругих) свойств П., наблюдение за кинетикой изменения высоты столба и толщины слоя дисперсионной среды под П., а также исследование разл. свойств П. (скорости растекания, теплопроводности и др.). Важной задачей в разл. технол. процессах, особенно в хим. и микробиол. промышленности и теплоэнергетике, является предотвращение вспенивания жидкостей и разрушение образовавшейся П.; для этого применяют как разл. физ. воздействия на П. (обдувание перегретым паром или сухим воздухом, обработка ультразвуком, ионизирующим излучением и др.), так и хим. реагенты. Из последних выделяют вещества, предотвращающие образование пены (напр., кремнийорг. соединения), и пеногасители (высшие спирты, олеиновая кислота).

Среди важнейших традиц. областей применения П. флотация, пожаротушение, тепло- и звукоизоляция, производство пищ. продуктов; новые направления-пенная сепарация, пылеулавливание и пылеподавление, очистка поверхностей, бурение.

^{Лит.: Перепелкин К. E., Матвеев В.С.. Газовые эмульсии. Л.. 1979; Тихомиров В.К., Пены. Теория и практика их получения и разрушения, изд. M. 1983; Меркни А.П., Таубе П Р.. Непрочное чудо. M.. 1983: Кругляков П. М., Ексерова Д. Р. Пены и пенные пленки. M. 1990.}

_{А. В. Перцов}