ПЕНЫ, дисперсные системы с газовой дисперсной фазой и жидкой или твердой дисперсионной средой. ПЕНЫ обычно являются сравнительно грубодисперсными высококонцен-трир системами (разбавленый системы типа газ жидкость называют газовыми эмульсиями). Объемное содержание дисперсионной среды обычно характеризуют кратностью ПЕНЫ К отношением объема пены к объему дисперсионной среды. Различают низкократные ПЕНЫ (К от 3 до несколько десятков) и высокократные (К до несколько тысяч). Малоустойчивые (дина-мич.) П существуют лишь при непрерывном смешении газа с пенообразующим раствором в присутствии пенообразователей 1-го рода (по классификации ПЕНЫ А. Ребиндера), например низших спиртов и органическое кислот. После прекращения подачи газа такие ПЕНЫ быстро разрушаются. Высокостабильные ПЕНЫ могут существовать в течение многие минут и даже часов. К пенообразователям 2-го рода, дающим высокостабильные ПЕНЫ, относят мыла и синтетич ПАВ.

По способу получения различают конденсационные ПЕНЫ, в частности химические, которые образуются в результате к.-л. химический реакции вследствие выделения газообразных продуктов (так получают большинство ПЕНЫ с твердой дисперсионной средой пенобетоны, пенопласты), и диспергационные, в т ч. барботажные, получаемые при пропускании газа через жидкость. П могут быть также получены с помощью спец. устройств пеногенераторов.

Для ПЕНЫ, особенно высокократных, характерна ячеистая пленочно-каналовая структура, в которой заполненные газом ячейки разделены топкими пленками. Три пленки, расположенные под углом 120°, сливаются в канал, четыре канала с углом между ними около 109° образуют узел (см. рис.). Наиб. типичной формой ячейки в монодисперсной ПЕНЫ является пентагональный додекаэдр (двенадцатигранник с пятиугольными гранями), часто с 1 3 дополнительной гранями; ср. число пленок, окружающих ячейку, обычно близко к 14. В низкократной ПЕНЫ форма ячеек близка к сферической и размер пленок мал.

ПЕНЫ являются типичными лиофобными дисперсными системами (см. Лиофильнсть и лиофобность); они в принципе термодинамически неустойчивы, т. к. в них протекают процессы, ведущие к изменению строения и разрушению ПЕНЫ К таким процессам относят: 1) утоньшение пленок и их последующей разрыв; в результате увеличивается средний размер ячеек при разрыве пленок в объеме ПЕНЫ или уменьшается высота столба (слоя) ПЕНЫ, если разрываются пленки, отделяющие поверхностные ячейки ПЕНЫ от внешний газовой среды; дисперсность ПЕНЫ падает. 2) Диффузионный перенос газа из малых ячеек в более крупные (в полидисперсной ПЕНЫ) или из поверхностных ячеек во внешний среду; это приводит к исчезновению поверхностных ячеек и уменьшению высоты столба (слоя) ПЕНЫ 3) Отекание дисперсионной среды под действием силы тяжести(синерезис) в высокостабильных ПЕНЫ, приводящее к возникновению гидростатически равновесного состояния, в котором кратность слоя ПЕНЫ тем больше, чем выше он расположен; в низкократных ПЕНЫ синерезис ведет к возникновению под ПЕНЫ слоя жидкости.

При изучении ПЕНЫ применяют различные методы дисперсионного анализа: микрофотографирование, совместное измерение электропроводности и капиллярного давления в каналах, определение механические (упругих) свойств ПЕНЫ, наблюдение за кинетикой изменения высоты столба и толщины слоя дисперсионной среды под ПЕНЫ, а также исследование различные свойств ПЕНЫ (скорости растекания, теплопроводности и др.). Важной задачей в различные технол. процессах, особенно в химический и микробиологическое промышленности и теплоэнергетике, является предотвращение вспе-нивания жидкостей и разрушение образовавшейся ПЕНЫ; для этого применяют как различные физических воздействия на ПЕНЫ (обдува-ние перегретым паром или сухим воздухом, обработка ультразвуком, ионизирующим излучением и др.), так и химический реагенты. Из последних выделяют вещества, предотвращающие образование пены (например, кремнийорганическое соединения), и пено-гасители (высшие спирты, олеиновая кислота).

Среди важнейших традиц. областей применения ПЕНЫ флотация, пожаротушение, тепло- и звукоизоляция, производство пищевая продуктов; новые направления-пенная сепарация, пылеулавливание и пылеподавление, очистка поверхностей, бурение.

Литература Перепелкин К. E., Матвеев В.С.. Газовые эмульсии. Л.. 1979; Тихомиров В.К., Пены. Теория и практика их получения и разрушения, изд.. M. 1983; Меркни А.П., Таубе П Р.. Непрочное чудо. M.. 1983: Кругляков П M , Ексерова Д Р.. Пены и пенные пленки. M . 1990.

А В. Перцов.

Химическая энциклопедия. Том 3 >> К списку статей