Пены. 
Общая и неорганическая химия

Микрогетерогенная система, состоящая из газообразной дисперсной фазы и жидкой дисперсионной среды, называется пеной.

В пенах газовые пузырьки разделены тончайшими пленками жидкости, образующими в своей совокупности пленочный каркас, который является основой пены. Устойчивость пен зависит от прочности этих пленочных каркасов. Устойчивые пены образуются в присутствии пенообразователей (или стабилизаторов пен), которые располагаются на поверхности пленок с ориентацией неполярных участков молекул в газовую среду, а полярных — в жидкость. Хорошими стабилизаторами пен могут быть вещества, которые служат эмульгаторами в жидких системах: белки, мыла и другие соединения органического происхождения. Газообразная фаза не оказывает большого влияния на углеводородные радикалы и не препятствует им в структурообразовании прочных и эластичных пленок. Поэтому пенообразователи сообщают пенам структурно-механическую устойчивость.

Для того чтобы пузырек был устойчивым, нужно, чтобы прочность стенок, в которые он заключен, была.

. 2а больше разности капиллярного давления р =— в газовом.

г

пузырьке и внешнего атмосферного давления р₀, в противном случае пузырек лопнет (где, а — поверхностное натяжение; г — радиус кривизны, характеризует искривление поверхности; при выпуклой поверхности радиус считается положительным, а при вогнутой — отрицательным). Для плоской поверхности г = оо. Из приведенного выше уравнения Лапласа видно, что для плоской поверхности р = О, для выпуклой р > 0, а для вогнутой р < 0; эти давления суммируются с внешним давлением, оказываемым на систему.

Устойчивость эмульсий и пен измеряют по продолжительности их существования т в столбе высотой h см: т = h/о, где о — скорость расслоения эмульсии или разрушения столба пены высотой h (в см/с).

Одной из важных отраслей применения пен является их использование для обогащения ценных руд. Пены с твердыми тонкими стенками (аэрогели) широко используются для изготовления теплоизоляционных и звукоизоляционных материалов, пенопластов, иенобетонов и др. Этот метод применяется также при локальной очистке промышленных сточных вод. Методом флотации очищают стоки от нерастворимых и поверхностно-активных веществ. При незначительном пребывании сточных вод (особенно для стоков мясоконсервного производства, мыловаренного завода) во флотационных установках (в среднем в течение 15—30 мин) наблюдается высокий эффект очистки (90— 98%) от взвешенных частиц.

Предпосылкой для применения флотационного метода очистки сточных вод является наличие в них флотационноактивных веществ, так как присутствие их не требует введения реагентов. Наличие в сточной воде поверхностноактивных веществ способствует образованию обильной пены на аэрируемых очистных сооружениях (в предаэраторах, аэротенках), что нежелательно для аэробных биохимических процессов, так как иена затрудняет контакт кислорода воздуха с микрофлорой сооружения. Способы разрушения пен основаны на замещении или разрушении структурных адсорбционных слоев, стабилизирующих пену. К пеногасителям относятся вещества, вытесняющие стабилизатор из поверхностного слоя, но сами не образующие механически устойчивых слоев. Для разрушения устойчивых пен используются различные механические средства, тепловое «пережигание» пленок и др.