7.1.     Классификация аэрозолей

Аэрозоли классифицируют по агре­гатному состоянию дисперсной фазы, по дисперсности и по происхождению.

По агре­гатному состоянию аэрозоли делят на туманы – системы с жидкой дисперсной фазой и дымы – системы с твер­дыми частицами. К дымам следует отнести по этой классификации и пыли – системы с твердыми, но более крупными частицами.

Следует иметь в виду, что часто в практике  «дым» означает аэродисперсную систему, возникающую при сгорании топлива и содержащую как твердые частицы сажи и золы, так и жидкие частицы продуктов перегонки топлива и капли воды, образовавшиеся в результате конденсации водяного пара.

Дымы, в которых частицы дисперсной фазы адсорбировали значительное количество влаги из атмосферы, очевидно, являются одновременно и дымами, и туманами. Такие системы, особенно часто образующиеся при большом содержании влаги в задымленной атмосфере над большими промышленными городами, называются особым английским термином  «смог» [smog = smoke (дым) + fog (туман)].

По дисперсности аэрозоли с твердой дисперсной фазой разде­ляют  на дымы с частицами от 10-7 до 10-3 см и на пыли, размер частиц которых обычно больше 10-3 см. Туманы, как правило, имеют довольно крупные капельки размером от 10-5 до 10-3 см.

По происхождению системы с газовой дисперсионной средой разделяют, как и все дисперсные системы, на диспергационные и конденсационные аэрозоли. Диспергационные аэро­золи, образующиеся при измельчении твердых тел или распылении жидкостей, как и лиозоли, полученные путем диспергирования, имеют довольно крупные

частицы и, как правило, полидисперсны. Аэрозоли, полученные методом конденсации из пересыщенных па­ров или в результате химических реакций, наоборот, обычно яв­ляются высокодисперсными системами с более однородными по размеру частицами.

Таблица 7.1

Размеры частиц некоторых типичных аэрозолей

Аэрозоль

Размеры частиц, см

Туман (Н2О)

Слоистые облака

Дождевые облака

H2SO4

ZnO (дым)

Табачный дым

Топочный дым

P2O5 (дым)

5 · 10-5

1·10-4…1 · 10-3

1· 10-3…1 · 10-2

1·10– 4…1 · 10-3

5 · 10 -6

1 · 10-5…1 · 10– 4

1 · 10-5…1 · 10 2

5 · 10– 4…1 · 10– 4

Распределение частиц в аэрозоле, т.е. содержание в нем частиц различных радиусов (табл. 7.1), зависит от происхождения аэро­золя и процессов, происходящих в аэрозоле после его получения (агрегации, коалесценции, изотермической перегонки).

Форма частиц аэрозолей зависит от агрегатного состояния ве­щества дисперсной фазы. В туманах капельки жидкости шарооб­разны. В дымах они могут иметь самую разнообразную форму, например, игольчатую, пластинчатую, звездообразную. В дымах частицы могут представлять собой и сложные агрегаты, тогда как в туманах столкновение капелек обычно приводит к коалесценции (слиянию) и образованию капелек большего размера.

В результате рыхлости (пористости) частиц аэрозоля кажу­щаяся плотность этих частиц, определенная обычно принятыми способами, часто значительно меньше плотности вещества, из ко­торого они состоят. Это можно видеть по значениям плотностей частиц некоторых дымов, полученных различными методами (табл. 7.2)

Размер и форму частиц аэрозолей определяют с помощью обыч­ной микроскопии, ультрамикроскопии и электронной микроскопии.

Таблица 7.2

Плотность частиц в дымах

Вещество

Плотность, г/см3

Метод получения дыма

истинная

кажущаяся

Золото

19,3

0,2 – 8,0

Испарение в вольтовой дуге

Серебро

10,5

0,64 – 4,22

То же

Ртуть

13,6

0,07 – 10,8

Нагревание в лодочке

Окись магния

3,6

0,24 – 3,48

Сжигание металлического магния

Хлорид ртути

5,4

0,62 – 4,3

Нагревание в лодочке

Окись кадмия

6,5

0,17 – 2,7

Испарение в вольтовой дуге

Концентрацию трудно доступных для исследования аэрозолей, например, концентрацию воды в облаке, можно определять с по­мощью радиолокаторов. «Прощупывающий « пространство направ­ленный радиолуч испускается источником в виде импульсов через определенные промежутки времени и регистрируется на экране осциллографа. С помощью осциллографа регистрируется и излу­чение, возвратившееся обратно в результате рассеяния объектом (облаком). По интервалу времени, прошедшему от подачи радио­сигнала до приема рассеянного луча, можно определить расстоя­ние до объекта, а по интенсивности отраженного луча можно су­дить о концентрации дисперсной фазы в объекте, так как рассея­ние радиолучей малыми частицами описывается уравнением, аналогичным уравнению Рэлея.