В химии суспензия — гетерогенная смесь жидкости , содержащая твердые частицы, достаточно крупные для осаждения . Частицы могут быть видимы невооруженным глазом , обычно они должны быть больше одного микрометра и в конечном итоге оседают , хотя смесь классифицируется как суспензия только тогда и до тех пор, пока частицы не осели.
Суспензия — это гетерогенная смесь, в которой твердые частицы не растворяются , а суспендируются в объеме растворителя , свободно плавая в среде. [1] Внутренняя фаза (твердая) диспергируется во внешней фазе (жидкой) путем механического перемешивания с использованием определенных наполнителей 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 частицы коллоида мельче 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 капель жидкости или мелких твердых частиц в газе называется аэрозолем . В атмосфере взвешенные частицы называются взвешенными частицами и состоят из мелкой пыли и частиц сажи , морской соли , биогенных и вулканогенных сульфатов , нитратов и облачных капель.
Суспензии классифицируются на основе дисперсной фазы и дисперсионной среды , причем первая является по существу твердой, а вторая может быть твердой, жидкой или газообразной.
В современной химической промышленности технология смешивания с высоким усилием сдвига используется для создания многих 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 хранения суспензии. Этот временной интервал необходимо измерить, чтобы предоставить потребителю точную информацию и обеспечить наилучшее качество продукции.
«Стабильность дисперсии означает способность дисперсии противостоять изменению ее свойств с течением времени». [3]
Дисперсия твердых частиц в жидкости.
Примечание . Определение основано на определении, приведенном в ссылке. [4] [5]
Многократное рассеяние света в сочетании с вертикальным сканированием является наиболее широко используемым методом мониторинга состояния дисперсии продукта, что позволяет идентифицировать и количественно оценивать явления дестабилизации. [6] [7] [8] [9] Работает с концентрированными дисперсиями без разбавления. Когда свет проходит через образец, он обратно рассеивается частицами. Интенсивность обратного рассеяния прямо пропорциональна размеру и объемной доле дисперсной фазы. Поэтому выявляются 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 на величину электростатического отталкивания между частицами и обычно анализируется для определения того, как использование адсорбатов и модификация 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 разработчику рецептуры часто требуется использовать дополнительные методы ускорения, чтобы достичь разумного времени разработки дизайна нового продукта. Термические методы являются наиболее распространенными 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 неионогенных поверхностно-активных веществ или, в более общем смысле, на силы взаимодействия внутри системы. Хранение дисперсии при высоких температурах позволяет моделировать реальные условия жизни продукта (например, тюбик солнцезащитного крема в машине летом), а также ускорять процессы дестабилизации до 200 раз, в том числе иногда используются вибрация, центрифугирование и перемешивание. Они подвергают продукт воздействию различных сил, которые выталкивают частицы/пленку. Однако некоторые эмульсии никогда не слипаются при нормальной гравитации, в то время как при искусственной гравитации они сливаются. [10] Кроме того, при использовании центрифугирования и вибрации было отмечено разделение различных популяций частиц. [11]
Типичные примеры приостановок включают в себя: