АЭРОЗОЛЬ

АЭРОЗОЛИ — дисперсные системы, состоящие из частиц твердого тела или капель жидкости, находящихся во взвешенном состоянии в газовой среде (обычно в воздухе). К аэрозолям относятся: дым, туман, пыль, смог. В виде аэрозолей сжигают жидкое и порошкообразное топливо, наносят лакокрасочные покрытия, препараты, продукты бытовой химии, парфюмерные изделия и др. [1]

В зависимости от природы аэрозоли подразделяют:

·     на естественные;

·     искусственные.

Естественные аэрозоли образуются под воздействием природных сил, например, при вулканических явлениях, сочетании ветра с эрозией почвы, атмосферных явлениях.

Искусственные аэрозоли образуются в результате хозяйственной деятельности общества. Важное место среди них занимают промышленные аэрозоли. Промышленные аэрозоли образуются в производственных процессах и являются нежелательными отходами производственной деятельности общества, оказывающими неблагоприятное влияние на окружающую среду и здоровье населения. Размеры твердых или жидких частиц, взвешенных в дисперсионной среде, могут находиться в широком диапазоне дисперсности от 10^-7 до 10^-1 см. Наиболее опасны для человека частицы менее 5 мкм, которые вместе с воздухом проникают в легкие человека, где, в зависимости от химической природы частицы, либо врастают в стенки легких, провоцируя такие профессиональные заболевания, как асбестоз и силикоз, либо абсорбируются кровью и выводятся из организма человека. Более крупные частицы (более 5–7 мкм) в основном задерживаются в верхних дыхательных путях, поэтому легко удаляются из организма человека с носовой слизью при дыхании либо чихании. Промышленные аэрозоли можно классифицировать по различным признакам.

В зависимости от способа формирования аэрозоли делятся:

·     на дисперсионные;

·     конденсационные.

Дисперсионные аэрозоли образуются при измельчении (диспергировании) твердых и жидких веществ. Конденсационные аэрозоли образуются при конденсации насыщенных паров, а также в результате газовых реакций. Дисперсионные частицы обычно значительно грубее, чем конденсационные, обладают большей полидисперсностью, имеют неправильную форму. Конденсационные аэрозоли, напротив, имеют правильную шарообразную форму. При рассмотрении процессов пылеулавливания и химической очистки газов наиболее предпочтительной является классификация аэрозолей по размеру частиц.

В зависимости от размера аэрозоли делятся:

·     на пыли;

·     дымы;

·     туманы.

Пыль — это дисперсионный аэрозоль, состоящий из газообразной или воздушной дисперсионной среды и твердой дисперсной фазы, представляющей собой частицы макроскопического размера, обладающие свойством находиться во взвешенном состоянии более или менее продолжительное время. В зависимости от размера частиц все пыли классифицируются на грубую пыль с размером частиц более 50 мкм и мелко- или тонкодисперсную — размер частиц менее 5 мкм.

Дым — это дисперсионный аэрозоль, преимущественно состоящий из твердой дисперсной фазы (размер частиц от 0,1 до 5 мкм) либо включающий твердые и жидкие частицы.

Туманы — это конденсационный аэрозоль, состоящий как из конденсационных, так и дисперсионных жидких частиц (брызг, капель) размером от 0,3 до 5 мкм.

Основные источники образования аэрозолей:

·  природные аэрозоли — туманы, различные дымы и пыли;

·  выбросы мелкодисперсных частиц промышленными предприятиями;

·  биологические аэрозоли — сложные системы, в состав которых входят вирусы и бактерии, адсорбированные на поверхности твердых или жидких частиц дисперсной фазы;

· аэрозоли, получаемые искусственным путем, для практического использования в промышленности, сельском хозяйстве и медицине.

Аэрозоли применяются:

· • в различных областях техники, в том числе в военной и космической;

· • в сельском хозяйстве; в здравоохранении;

· в пожаротушении (см. ТУШЕНИЕ ПОЖАРА);

· в метеорологии;

· в быту и т. д.

Роль аэрозолей в природе, быту и промышленности чрезвычайно велика. Например, влияние облаков и туманов на климат, перенос ветром семян и пыльцы растений, пневматические способы окраски и покрытие поверхностей распыленными металлами, применение распыленного топлива, внесение удобрений, тепловая защита садов дымами.

Аэрозоли нашли широкое применение в медицине и фармации. Аэрозоли применяют для стерилизации операционного поля, ран и ожогов; ингаляционные аэрозоли, содержащие антибиотики и другие лекарственные вещества, применяют для лечения дыхательных путей; аэрозоли локального применения используют вместо перевязочных средств; аэрозоли, которые при застывании дают пленку в виде клея, применяют в хирургической практике для склеивания ран, кожи, бронхов, сосудов.

В современном мире аэрозольные системы пожаротушения (см. АЭРОЗОЛЬНОЕ ПОЖАРОТУШЕНИЕ) используются повсюду: как на крупных предприятиях, так и в жилых домах, офисах и организациях. В отличие от воды, аэрозоль можно использовать при тушении нефтепродуктов и электрических приборов. Принцип действия автоматических установок аэрозольного пожаротушения основан на создании непригодной для продолжения процесса горения (см. ГОРЕНИЕ) газовоздушной среды в защищаемых помещениях.

Широкое применение получило аэрозольное пожаротушение — прекращение горения на пожаре (см. ПОЖАР) при использовании аэрозолеобразующих огнетушащих составов, генераторов огнетушащего аэрозоля или автоматических установок аэрозольного пожаротушения.

Впервые применение аэрозольных средств для тушения пожаров описано в 1819 г. П. Шумлянским, который использовал для этих целей дымный порох, глину и воду. В 1846 г. инженер Х. Кюн предложил коробки, снаряженные смесью селитры, серы и угля (дымный порох), которые рекомендовал бросать в горящее помещение и плотно закрывать дверь. Вскоре применение аэрозолей было прекращено вследствие их низкой эффективности, особенно в негерметичных помещениях. Прогресс не стоял на месте, и в 1898 г. Н. Б. Шефталь предложил использовать огнетушащую смесь, состоявшую из двууглекислой соды, квасцов и сернокислого аммония, для большей эффективности и сокращения времени затухания. По замыслу Шефталя, такого рода огнегаситель, собранный из картонной коробки, наполненной этой смесью, бросался в самый очаг огня и силой мощной воздушной волны пламя гасилось, порошок покрывал и другие горевшие участки и предметы.

Аэрозоли — системы нестабильные. Частицы не только могут осаждаться под действием сил гравитации, но и способны к коагуляции (от лат. coagulatio — свертывание, сгущение). Как и в коллоидных растворах, в аэрозолях различают два вида устойчивости: седиментационную и агрегативную. Седиментационная устойчивость, несмотря на относительно крупные размеры аэрозольных частиц, обеспечивается высокой интенсивностью броуновского движения этих частиц в газовой среде. Вместе с тем агрегативная устойчивость аэрозолей гораздо меньше, чем коллоидных растворов, что связано с отсутствием сольватных оболочек на поверхности аэрозольных частиц, которые могли бы создать расклинивающее давление между частицами при их сближении. Поэтому столкновение частиц, как правило, приводит к их слипанию — коагуляции.

Принципиальное отличие аэрозолей от систем с жидкой дисперсионной средой заключается в том, что длина свободного пробега молекул в газе может быть больше размеров частиц дисперсной фазы.

Электрические свойства аэрозолей. Аэрозольные частицы приобретают электрический заряд либо в процессе своего образования, либо находясь во взвешенном состоянии.

Электризация аэрозолей в процессе получения придает им устойчивость, так как взаимное отталкивание одноименно заряженных частиц предотвращает коагуляцию. Аэрозоли, частицы которых имеют одинаковый по знаку заряд, называют униполярными. Униполярно заряженные аэрозоли применяются в медицине, сельском хозяйстве, промышленности (окраска в электростатическом поле и т. п.).

Аэрозоль — это и дезодорант, и баллончик с краской, и лак для волос. Аэрозоль можно встретить и в бытовой химии, и даже в качестве дезинфектора или средства от насекомых, например, комаров. Женщины часто использую разные вещества по уходу за волосами и телом, которые по своей сути тоже являются аэрозолями: лак для волос, дезодорант и так далее. Из вышеперечисленного становится очевидно, что аэрозоль — это самые мелкие частицы, которые висят в газовой среде. Это могут быть как частицы жидкости, так и твердых веществ. Эти мелкие частицы настолько крошечны, что не могут упасть на землю. В подвешенном состоянии их удерживают постоянные воздушные потоки.

Широкое использование аэрозолей обусловлено их высокой эффективностью. Известно, что увеличение поверхности вещества сопровождается увеличением его активности. Незначительное количество вещества, распыленное в виде аэрозоля, занимает большой объем и обладает большой реакционной способностью. В этом состоят преимущества аэрозолей перед другими дисперсными системами.

Литература

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ «ПОЖАРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ», ФГУ ВНИИПО МЧС РОССИИ, 2019.