Дисперсные системы аэрозоли сообщение

Обновлено: 06.07.2024

Аэрозоли (греч. аеr — воздух + лат. sol[utio] — раствор) — дисперсные системы, состоящие из газовой среды, в которой взвешены твердые или жидкие частицы. Аэрозоли имеют чрезвычайно широкое распространение не только в природе (туманы, облака, пыль и др.), но и в производственной деятельности человека, т.к. образуются при самых различных процессах — взрывах, горении, ударах, размоле, сверлении, шлифовке, трении, дроблении и др. Аэрозоли из жидкостей получаются при их разбрызгивании, пульверизации и т.д. Аэрозоли — одна из форм лекарственных веществ ( аэрозоль медицинский ).
Различные аэрозоли обладают рядом общих свойств. Им присуща кинетическая и агрегатная устойчивость. Кинетическая устойчивость их велика, что обеспечивается малыми размерами частиц и небольшой плотностью воздушной среды. Агрегатная устойчивость аэрозолей мала вследствие небольшого электрического заряда на частицах (не более 10 элементарных частиц заряда). Почти каждое столкновение частиц приводит к их слипанию (коагуляции). Лишенные заряда аэрозоли не способны к электрофорезу, но способны к термофорезу и фотофорезу. Термофорез — самопроизвольное удаление частиц аэрозоля от источника тепла, фотофорез — самопроизвольное перемещение аэрозольных частиц от источника (положительный фотофорез) или к источнику (отрицательный фотофорез) света. Оптические свойства аэрозолей зависят от размера, формы и природы частиц. Если размер частиц меньше половины длины волны падающего света, то аэрозоли рассеивают свет и подчиняются закону Релея (интенсивность рассеянного света обратно пропорциональна л/4 длине световой волны).
В зависимости от размеров частиц различают: 1) пыль (величина частиц дисперсной фазы более 10 мкм); 2) облака (10-0,1 мкм) и 3) дымы (0,1-0,001 мкм). Чем выше степень дисперсности и больше частиц в единице объема, тем быстрее идет коагуляция с последующим осаждением. Размер частиц определяет и способность их проникать в дыхательные пути ( аэрозолътерапия ). Чем выше степень дисперсности аэрозолей, тем выше их удельная поверхность, химическая и физико-химическая активность, тем глубже их проникновение в дыхательные пути.
При попадании в организм аэрозоли способны вызывать пылевые профзаболевания: пневмокониозы, бронхиты, болезни верхних дыхательных путей, пневмомикозы и др. Токсичные аэрозоли вызывают острые и хронические отравления. Аэрозоли уменьшают прозрачность атмосферы и доступ солнечной радиации к поверхности Земли, угнетают рост растений, учащают туманы в промышленных центрах, загрязняют окружающую среду, что ухудшает санитарные условия жизни человека. Наряду с отрицательным аэрозоли имеют и положительное значение. Например лекарственные вещества в виде аэрозолей с успехом используются для лечения болезней органов дыхания и других заболеваний ( аэрозольтерапия ). В промышленности в аэрозольном состоянии используется топливо (уголь и нефть), катализаторы. С помощью аэрозолей осуществляются металлическое покрытие (плазменное напыление), окраска машин и других предметов и поверхностей. Аэрозоли применяют для борьбы с насекомыми — переносчиками болезней животных и человека, с вредителями сельскохозяйственных культур и др. Важно иметь в виду, что нет ни одной стороны жизни человека или его деятельности, которая не зависела бы от аэрозолей.
Для исследования аэрозолей применяют такие методы, как микроскопия, ультрамикроскопия, гравиметрия, химический анализ и др. Эти методы используются в целях санитарного контроля воздуха рабочих помещений и атмосферы населенных мест. Для гигиенической характеристики аэрозолей применяют также определение растворимости частиц в биологических средах, электрического заряда и удельной поверхности частиц.
Лекарственные аэрозоли — дисперсная система, состоящая из множества мелкодисперсных частиц лекарственного вещества (дисперсная фаза), взвешенных в однородной среде — газе, смеси газов, воздухе (дисперсионная среда). Лекарственные аэрозоли используются для ингаляционной терапии или аэрозольтерапии.
Диспергирование (измельчение) лекарственных веществ приводит к появлению у них новых свойств, во многом зависящих от размеров аэрозольных частиц или степени их дисперсности. По степени дисперсности выделяют пять групп аэрозолей: высокодисперсные (0,5-5 мкм), среднедисперсные (5-25 мкм), низкодисперсные (25-100 мкм), мелкокапельные (100-250 мкм), крупнокапельные (250-400 мкм). Аэрозоли с частицами одинакового размера называют монодисперсными, с частицами разных размеров полидисперсными. В ингаляционной терапии преимущественно используют лекарственные аэрозоли с размером частиц менее 100 мкм. Это в значительной степени обусловлено особенностями аэродинамики аэрозолей различных размеров в дыхательных путях. Частицы лекарственного вещества величиной до 0,3 мкм свободно циркулируют в дыхательных путях и не оседают на слизистых оболочках, в силу чего их использование с лечебными целями не имеет смысла. При увеличении размеров частиц лекарственного вещества снижается глубина проникновения аэрозолей в респираторный тракт. Высокодисперсные частицы величиной 2-4 мкм оседают преимущественно на стенках альвеол и бронхиол, а среднедисперсные (5-20 мкм) на слизистых крупных бронхов и в трахее. Низкодисперсные частицы проникают в глотку, а мелкокапельные полностью оседают в носовой и ротовой полостях. Поэтому так важно знать спектрограмму размеров частиц аэрозоля для каждого аэрозольного генератора и правильно выбирать последний для конкретной патологии. Размеры аэрозольных частиц определяют их суммарную поверхность, которая у них достаточно велика. Так, поверхность 1 г вещества с диаметром частиц 10 мкм составляет 6000 см3, а с диаметром частиц 1 мкм уже 60 000 см3. Увеличение общей поверхности капель при уменьшении их размеров способствует повышению физиологической и биологической активности лекарственных средств, применяемых в виде аэрозоля.
Дисперсность аэрозоля постоянно меняется. Основными факторами изменения дисперсности аэрозоля являются коагуляция и седиментация. Коагуляция — это слипание двух или более частиц аэрозоля в одну, происходящее за счет различных механизмов. Одним из основных механизмов коагуляции считается взаимное столкновение частиц, находящихся в проуновском движении. Седиментация — оседание частиц дисперсной фазы аэрозоля в гравитационном поле. Она обусловлена разной плотностью дисперсной фазы и дисперсной среды. Скорость оседания зависит от линейных размеров и формы частиц, их плотности, вязкости дисперсной среды и других факторов.
Важной характеристикой аэрозоля является его плотность, которой в медицинской практике принято называть отношение количества диспергируемого лекарственного вещества к объему воздуха, в котором находятся аэрозольные частицы. Она весьма существенно зависит от способа генерации аэрозоля. Аэрозоли, которые вырабатываются с применением пневматических аппаратов, имеют более низкую плотность, чем ультразвуковые. Плотность аэрозоля определяют путем пропускания его через различные фильтры, после чего их взвешивают и по разнице до и после исследования рассчитывают искомую величину. Для определения спектра частиц и плотности аэрозоля используют также микроскопические, ультрамикроскопические, фотометрические и нефелометрические методы.
Существует большое число методов получения аэрозолей, однако для клинической практики используются немногие. Для получения лекарственных аэрозолей применяют следующие способы (рис. 2-5): 1) струйный (при помощи выходящего из узкого сопла сжатого воздуха, распыляющего лекарство); 2) центробежный (за счет отрыва капель аэрозоля от вращающегося барабана); 3) ультразвуковой (механические колебания ультравысокой частоты разбивают лекарственный раствор на частицы); 4) пропеллентный (диспергирование частиц лекарственного вещества при помощи возгонки пропеллентов эвакуирующих газов в сжиженном состоянии); 5) паровой (пар при движении захватывает растворенные в емкости лекарственные вещества).
При этом струйным и пропеллентным способами получают крупнодисперсный аэрозоль, центробежным — полидисперсный, а ультразвуковым и паровым — средне- и мелкодисперсный.
Наряду с распылением жидкостей в клинической практике используют устройства, которые производят диспергирование сухих веществ — мелко измельченных порошков. Для перевода последних в аэрозольное состояние используют воздушный поток, формируемый за счет энергии вдоха пациента или энергии сжатого газа.
Медицинские аэрозоли широко применяются в ингаляционной терапии при самых различных заболеваниях. Наиболее эффективна аэрозольтерапия при болезнях дыхательных путей. Ингаляции аэрозолей можно использовать для исследования регионарных функций легких. Аэрозоли аллергенов применяют для проведения провокационных ингаляционных тестов у больных хроническими бронхитами с астматическим компонентом и бронхиальной астмой, а также для оценки бронхиальной реактивности. Лекарственные аэрозоли используют для некоторых видов иммунизации и вакцинации, а также для профилактики гриппа и других респираторных инфекций. Аэрозоли — эффективный и единственный метод экстренной профилактической защиты от действия бактериологического оружия. Оправдал себя эрозольный способ профилактики профессиональных заболеваний на пылевых производствах. Наконец, имеется опыт использования аэрозолей в бальнеотерапии больных на курортах. Аэрозоли считаются лучшим методом санации бациллоносителей. Они также находят все более широкое применение для дезинфекции, дезинсекции, для увлажнения и дезодорации воздуха.
Следует, однако, подчеркнуть, что применение аэрозолей в медицине может быть успешным лишь при сотрудничестве медицинских работников, физиков и химиков, поскольку оно предполагает глубокое знание физиологических особенностей дыхательного аппарата, его патологических изменений при различных заболеваниях, а также физико-химических законов образования аэрозолей и их свойств.

АЭРОЗО́ЛИ (от аэ­ро . и зо­ли ), дис­перс­ные сис­те­мы , со­стоя­щие из мел­ких (твёр­дых или жид­ких) час­тиц, взве­шен­ных в воз­ду­хе или лю­бой др. га­зо­вой сре­де. Со­во­куп­ность этих час­тиц – дис­перс­ная фа­за – пе­ре­ме­ща­ет­ся вме­сте с га­зо­вой дис­пер­си­он­ной сре­дой. Час­ти­цы А. мо­гут так­же сме­щать­ся от­но­си­тель­но са­мой сре­ды в ре­зуль­та­те бро­унов­ско­го дви­жения, на­прав­лен­но­го дви­же­ния под дей­ст­ви­ем сил инер­ции, гра­ви­та­ции, элек­трич. по­ля, дав­ле­ния све­та, под влия­ни­ем раз­но­сти темп-р или кон­цен­тра­ций час­тиц в разл. мес­тах сис­те­мы.

Аэрозо́ль — дисперсная система, состоящая из мелких твёрдых или жидких частиц, взвешенных в газовой среде (обычно в воздухе). Аэрозоли, дисперсная фаза которых состоит из капелек жидкости, называются туманами, а в случае твёрдой дисперсной фазы — дымами; пыль относят к грубодисперсным аэрозолям. Размеры частиц в аэрозолях изменяются от нескольких миллиметров до 10 −7 мм.

Образуются при механическом измельчении и распылении твёрдых тел или жидкостей, дроблении, истирании, взрывах, горении, распылении в пульверизаторах.

Содержание

Классификация

В зависимости от природы аэрозоли подразделяют на естественные и искусственные. Естественные аэрозоли образуются вследствие природных сил, например при вулканических извержениях, сочетании эрозии почвы с ветром, явлениях в атмосфере. Искусственные аэрозоли образуются в результате хозяйственной деятельности человека. Важное место среди них занимают промышленные аэрозоли. Примером промышленного аэрозоля может служить газовый баллончик.

Свойства

Особенностями аэрозолей являются малая вязкость газовой дисперсионной среды и большой пробег молекул газа по сравнению с размером частиц. Поэтому несмотря на сравнительно большой размер частиц в аэрозолях происходит интенсивное броуновское движение. Частицы аэрозолей заряжены вследствие захвата ионов, которые всегда имеются в газе. Ввиду разряженности газовой среды на частицах аэрозолей не возникает двойного электрического слоя. По этой же причине, в отличие от коллоидных систем, заряд у частиц может быть неодинаковым по величине и даже разным по знаку. Вследствие интенсивного броуновского движения и отсутствия факторов стабилизации аэрозоли агрегатно неустойчивы. Частицы объединяются в крупные агрегаты, быстро оседающие в газовой среде.

Различают двухфазные и трёхфазные аэрозоли. В первых газовая фаза состоит из паров выталкивающего газа и паров лекарственных веществ - концентрата. Величина распыляемых капель зависит от соотношения пропеллента и концентрата: чем меньше концентрата, тем мельче капельки (5-10 мкм). Трёхфазные аэрозоли образуются в том случае, если раствор концентрата не смешивается с жидким пропеллентом.

См. также

Литература

Wikimedia Foundation . 2010 .

Полезное

Смотреть что такое "Аэрозоль" в других словарях:

аэрозоль — аэрозоль … Орфографический словарь-справочник

АЭРОЗОЛЬ — (от греч. аеr воздух и нем. Sol раствор) система газа со взвешенными в нем твердыми и жидкими частицами. Естественными аэрозолями являются туман, воздух, насыщенный пыльцой растений, пыльный воздух. Очень вредны технические аэрозоли с… … Экологический словарь

АЭРОЗОЛЬ — [ Словарь иностранных слов русского языка

Аэрозоль — – баллон, распыляющий упакованную под давлением жидкую краску в виде мельчайших частиц. [Научно технический энциклопедический словарь] Аэрозоль – дисперсные системы, состоящие из мелких частиц, взвешенных в воздухе или другом газе… … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов

аэрозоль — смог Словарь русских синонимов. аэрозоль сущ., кол во синонимов: 4 • пшикалка (5) • смог … Словарь синонимов

АЭРОЗОЛЬ — АЭРОЗОЛЬ, суспензия из жидких или твердых частиц в газе. Примером аэрозоля на основе жидкости является туман миллионы крошечных капелек воды, взвешенные в воздухе; находящийся в воздухе дым или пыль пример твердотельного аэрозоля. Выпускаемые… … Научно-технический энциклопедический словарь

Аэрозоль — (a. aerosol; н. Aerosol; ф. aerosol; и. aerosol) твёрдые или жидкие частицы, взвешенные в газообразной среде; присутствуют в атмосфере шахт, карьеров, обогатит. ф к. Пo характеру образования различают диспергац. и конденсац. A.… … Геологическая энциклопедия

Аэрозоль — коллоидная система, состоящая из твёрдых и жидких частиц, которые взвешены в газовой среде. Термины атомной энергетики. Концерн Росэнергоатом, 2010 … Термины атомной энергетики

аэрозоль — я, м. aérosol m., нем. 1. Мельчайшие частицы твердого или жидкого вещества, находящиеся во взвешенном состоянии в газообразной среде. БАС 2. 2. Лекарственный, химический и т. п. содержащийся под давлением в специальной упаковке с распылителем.… … Исторический словарь галлицизмов русского языка

АЭРОЗОЛЬ — Газообразная среда со взвешенными в ней твердвми или жидкими частицами. Обычно размеры частиц лежат в пределах 0,001 1000 мкм. Различают пыли (твердые частицы, взвешенные в газообразной среде), дымы (продукты конденсации газа) и туманы (жидкие… … Словарь бизнес-терминов

аэрозоль — Дисперсные системы, состоящие из мелких частиц, взвешенных в воздухе или другом газе (пыль, дым, туман, смог). [ГОСТ Р 51109 97] [ГОСТ Р 12.4.233 2007] Тематики промышленная чистотасредства индивидуальной защиты … Справочник технического переводчика

Подобно всем коллоидным системам, аэрозоли подразделяются на две группы в зависимости от своего происхождения – диспергационные и конденсационные. Диспергационные аэрозоли образуются при раздроблении твердых веществ, распылении жидкостей и порошков. Конденсационные аэрозоли образуются при конденсации из пересыщенных паров и в результате газовых реакций, при которых образуются нелетучие продукты. Первые обычно грубодисперсны и имеют сильно различающиеся по величине частицы, т.е. более полидисперсны.

Подобно эмульсиям и суспензиям, аэрозоли с жидкой и твердой дисперсной фазой различаются тем, что частицы первых имеют правильную сферическую форму, в то время как вторые содержат частицы очень разнообразной, часто сильно асимметричной формы.

Различают аэрозоли следующих видов: туман- конденсационные и диспергационные аэрозоли с жидкой дисперсной фазой; пыль- диспергационные аэрозоли с твердыми частицами; дым- конденсационные аэрозоли, получаемые при горении и содержащие твердые или жидкие и твердые частицы одновременно.

Аэрозоли, как уже говорилось, могут содержать частички различных размеров - от 10 - 9 до 10 - 3 м. При этом наиболее неустойчивы высокодисперсные и грубодисперсные аэрозоли. Первые - вследствие очень большой интенсивности броуновского движения частиц, в результате чего каждая частица за короткое время достигает стенок сосуда, в котором находится аэрозоль, или встречается с другой частицей, что приводит к коагуляции аэрозоля; грубодисперсные аэрозоли неустойчивы вследствие большой скорости седиментации, обусловленной низкими вязкостью и плотностью дисперсионной среды. Размер частиц аэрозолей имеет огромное значение, поскольку ряд свойств частиц зависит от их размера. Так, при атмосферном давлении сопротивление, оказываемое окружающей средой движению одной частицы, для частиц меньше 10 - 8 м пропорционально r 2 , в то время как для больших (10 - 7 м) частиц – пропорционально r, а интервал 10 - 8 -10 - 7 м является переходным. Такая же зависимость наблюдается и для скорости испарения и теплообмена. Интенсивность рассеянного света пропорциональна r 6 для частиц с r -7 м и r 2 – для частиц с r > 10 -5 м.

Аэрозоли обычно полидисперсны, размер частиц у них весьма различен - от 10 - 9 до 10 - 8 м. В табачном дыме частицы имеют размеры 2·10 - 7 -5∙10 - 6 м, в слоистых облаках капли - от 4∙10 - 6 до 10 - 5 м и крупнее.

Наиболее характерно для аэрозолей то, что эти системы обладают только некоторой кинетической устойчивостью, агрегативной устойчивости они не имеют, и каждое столкновение их частиц приводит к слипанию. Частицы аэрозолей или совсем не имеют заряда или он очень мал (1-2 заряда при радиусе частиц 10 - 8 м). В определенных условиях частицы аэрозоля способны адсорбировать своей поверхностью заряды из окружающей среды, на этом основано действие электрофильтров для запыленного воздуха. Большие коэффициенты диффузии у аэрозолей благоприятствуют их кинетической устойчивости. Промышленное значение аэрозолей двояко: переход в пылевидное и капельножидкое состояние значительно увеличивает реакционную способность вещества. Это свойство используют при сгорании пылевидного топлива, распыления нефти в форсунках, при вдыхании медицинских препаратов в виде аэрозолей. В промышленности и в быту используют аэрозольное нанесение красок на окрашиваемые поверхности. В быту используют аэрозоли косметических препаратов или препаратов бытовой химии. Вместе с тем борьба с пылями в производстве (улавливание ценных материалов, уходящих в виде пылей с производства, устранение токсичных и взрывоопасных аэрозолей) составляет одну из важнейших задач организации производства и техники безопасности. Многие вещества в состоянии аэрозолей, например, сахарная пудра, угольная, серная, мучная пыли - становятся взрывоопасными из-за повышенной реакционной способности высокодисперсных коллоидных частиц.

Для улавливания пылей используют циклоны, фильтры, электрофильтры. Большое значение имеют оптические свойства аэрозолей ввиду широкого использования маскирующих свойств дымов и туманов. В высокодисперсных аэрозолях рассеяние света подчиняется уравнению Рэлея, но при размере частиц 10 - 6 -10 - 7 м, довольно обычном для аэрозолей, они соизмеримы с длиной света, что приводит к наложению явлений отражения и рассеяния света и отклонениям от уравнения Рэлея. Вследствие сравнительно близких величин отражения и рассеяния света различной длины волны, многие туманы и дымы кажутся белыми.

Читайте также: