В химии суспензия — это неоднородная смесь жидкости , которая содержит твердые частицы , достаточно крупные для осаждения . Частицы могут быть видны невооруженным глазом , обычно должны быть больше одного микрометра и в конечном итоге осядут , хотя смесь классифицируется как суспензия только тогда и пока частицы не осели.
Суспензия представляет собой гетерогенную смесь, в которой твердые частицы не растворяются , а суспендируются во всем объеме растворителя , оставаясь свободно плавающими в среде. [1] Внутренняя фаза (твердое вещество) диспергируется во внешней фазе (жидкости) посредством механического перемешивания с использованием определенных вспомогательных веществ или суспендирующих агентов.
Примером суспензии может служить песок в воде. Взвешенные частицы видны под микроскопом и со временем оседают, если их не трогать. Это отличает суспензию от коллоида , в котором коллоидные частицы меньше и не оседают. [2] Коллоиды и суспензии отличаются от раствора , в котором растворенное вещество (растворенное вещество) не существует в твердом виде, а растворитель и растворенное вещество однородно смешаны.
Взвесь жидких капель или мелких твердых частиц в газе называется аэрозолем . В атмосфере взвешенные частицы называются макрочастицами и состоят из мелких частиц пыли и сажи , морской соли , биогенных и вулканогенных сульфатов , нитратов и облачных капель.
Суспензии классифицируются на основе дисперсной фазы и дисперсионной среды , где первая по существу является твердым веществом, а вторая может быть либо твердым, либо жидким, либо газообразным.
В современных химических перерабатывающих отраслях промышленности технология смешивания с высоким сдвиговым усилием используется для создания множества новых суспензий.
Суспензии нестабильны с термодинамической точки зрения, но могут быть кинетически стабильными в течение более длительного периода времени, что, в свою очередь, может определять срок годности суспензии. Этот промежуток времени необходимо измерять, чтобы предоставить потребителю точную информацию и гарантировать наилучшее качество продукта.
«Под стабильностью дисперсии понимается способность дисперсии противостоять изменению своих свойств с течением времени» [3] .
Дисперсия твердых частиц в жидкости.
Примечание : Определение основано на определении, приведенном в [4] [5] .
Многократное рассеяние света в сочетании с вертикальным сканированием является наиболее широко используемым методом для мониторинга состояния дисперсии продукта, следовательно, выявления и количественной оценки явлений дестабилизации . [6] [7] [8] [9] Он работает с концентрированными дисперсиями без разбавления. Когда свет направляется через образец, он рассеивается обратно частицами. Интенсивность обратного рассеяния прямо пропорциональна размеру и объемной доле дисперсной фазы. Поэтому обнаруживаются и контролируются локальные изменения концентрации ( седиментация ) и глобальные изменения размера ( флокуляция , агрегация ). Первостепенное значение при анализе стабильности суспензий частиц имеет значение дзета-потенциала, проявляемого взвешенными твердыми веществами. Этот параметр указывает величину электростатического отталкивания между частицами и обычно анализируется для определения того, как использование адсорбатов и изменение pH влияют на отталкивание частиц и стабилизацию или дестабилизацию суспензии.
Кинетический процесс дестабилизации может быть довольно длительным (до нескольких месяцев или даже лет для некоторых продуктов), и часто требуется, чтобы разработчик рецептуры использовал дополнительные методы ускорения, чтобы достичь разумного времени разработки для дизайна нового продукта. Термические методы являются наиболее часто используемыми и заключаются в повышении температуры для ускорения дестабилизации (ниже критических температур фазы и деградации). Температура влияет не только на вязкость, но и на межфазное натяжение в случае неионных поверхностно-активных веществ или, в более общем плане, на силы взаимодействия внутри системы. Хранение дисперсии при высоких температурах позволяет имитировать реальные условия для продукта (например, тюбик солнцезащитного крема в машине летом), но также ускорять процессы дестабилизации до 200 раз, включая вибрацию, центрифугирование и перемешивание, иногда используются. Они подвергают продукт различным силам, которые выталкивают частицы / дренаж пленки. Однако некоторые эмульсии никогда не будут коалесцировать при нормальной гравитации, в то время как они это делают при искусственной гравитации. [10] Более того, при использовании центрифугирования и вибрации было выявлено разделение различных популяций частиц. [11]
Распространенные примеры приостановок включают в себя: