Augsti dispersas sistēmas (ADS)

Augsti dispersas sistēmas (ADS)

Atbildīgais izpildītājs – prof. Līga Bērziņa-Cimdiņa   Augsti dispersu cietas fāzes sistēmu (ADCF) raksturo šādi parametri: o       Dispersijas pakāpe* (daļiņu lielums ) o       Daļiņu forma o       Daļiņu poru struktūra o       Caurlaidība (filtrēšanas spēja ) o       Tecēšana. Ar dažādām metodēm iegūtām DS, piemēram, disperģējot mehāniski vai ar ultraskaņas viļņiem, dispersās fāzes viendabīgums un dispersijas pakāpe ir dažāda ADS īpašību atkarība no dispersijas pakāpes: o       pieaug samazinoties daļiņu izmēram, piemēram, palielinās difūzijas spēja un palielinās osmotiskais spiediens. o       kļūst maksimāli izteiktas pie vidējām dispersijas pakāpēm, kas atbilst koloīdu daļiņu izmēriem, piemēram, gaismas izkliede un koloidālo sistēmu krāsas intensitāte. o       pieaug palielinoties daļiņu izmēram, piemēram, sedimentācija (nogulsnēšanās). Suspensiju sedimentatīvo stabilitāti ietekmē virkne dažādu faktoru: cieto, nešķīstošo vielu īpašības un to attiecības ar šķīdinātāju, cieto vielu dispersitātes pakāpe, blīvumu starpība starp disperso fāzi un disperso vidi, dispersās vides viskozitāte. ADCF var iegūt mākslīgi vai arī izmantot dabā atrodamās augsti dispersas sistēmas, piemēram, mālus. Līdzās augstāk norādītiem ADCF raksturojošiem parametriem sorbentu un katalizatoru īpašības nosaka virkne papildus lielumu: o       īpatnējas virsmas lielums, m²/g o       porainu ķermeņu maksimālais poru tilpums; o       poru sadalījums pēc tilpumiem; o       adsorbcijas enerģija; o       katjonu apmaiņas kapacitāte ( CEC ). Šos parametrus nosaka eksperimentāli ar metodi, kas pamatojās uz adsorbcijas-desorbcijas izotermu analīzi. Māliem raksturīga virkne savdabīgu īpašību. Pēc sastāva tie ir sarežģīti daudzkomponentu maisījumi. Maisījuma smalkākā frakcija galvenokārt sastāv no mālu minerāliem. Dabīgie mālu minerāli pieskaitāmi pie augsti dispersām sistēmām. Tām ir visas raksturīgās koloidālu sistēmu īpašības, to starpā arī adsorbcijas spēja. ADS izsmidzināšanas žāvēšana Viens no sīkdispersu pulverveida materiāla iegūšanas veidiem ir izsmidzināšanās žāvēšanas metode. Izsmidzināšanas žāvēšana ir plaši pielietota metode pulverveida materiālu iegūšanai no koloidālām suspensijām, emulsijām, šķīdumiem u.tml. Materiālu spektrs ko var žāvēt ar šo metodi ir neiedomājami plašs, polimēri, keramika, koksne, farmaceitiskās zāles, pārtika, mikroorganismi un citi. Mālu ADS izsmidzināšanas žāvēšana arī tiek uzskatīta par potenciāli ļoti interesantu, jo šāda žāvēšana ļauj salīdzinoši ātri iegūt augsti dispersu cietas fāzes sistēmu ar neteksturētu (!) mālu daļiņu novietojumu. Izsmidzināšanas žāvēšanas process tiek realizēts firmas BUCHI iekārtā MINI SPRAY DRYER B-290. Iekārtas darbības princips ir žāvēšana ar karstu gāzi. Parasti šī karstā gāze ir gaiss, bet jūtīgiem materiāliem kā medikamentiem un šķidrumiem kā etanols nepieciešama žāvēšana bez skābekļa, un gaisa vietā tiek lietots slāpeklis. Pagatavotā suspensija tiek izsmidzināta, izmantojot speciālu pneimatisko sprauslu, kas rada smalkas pilītes galvenajā žāvēšanas kamerā. Pateicoties izsmidzināto daļiņu mazajam izmēram, notiek strauja šķīdinātāja iztvaikošana. Žāvēšanas procesā notiek cieto daļiņu aglomerācija. Sausais gala produkts var būt gan amorfs, gan kristālisks. Koncentrētu suspensiju gadījumā tiek iegūti porainie produkti. Galvenie parametri, kas ietekmē materiāla kvalitāti un kas iegūti ar izsmidzināšanas žāvēšanas metodi, ir žāvējamās suspensijas sedementatīva un agregatīva stabilitāte. Daļiņu vidējais izmērs, izmēru homogenitāte parauga tilpumā, formas regularitāte atkarīga no procesa tehnoloģiskajiem parametriem un lielā mērā no pagatavotās suspensijas īpašībām. Svarīgākie izmidzināšanas žāvētavas regulējamie tehnoloģiskie parametri ir: o       suspensijas izsmidzināšanas spiediens, o       žāvēšanas aģenta patēriņš jeb karstā gaisa patēriņš (m³/st. vai % no iekārtas jaudas), o       suspensijas izsmidzināšanas ātrums jeb plūsma (% vai ml/min.), o       iekārtas ieejas temperatūra (^oC).