Disperzní soustava je systém skládající se nejméně ze dvou látek. Jedna z nich (disperzní podíl) je rozptýlena v druhé ( disperzní prostředí). Disperzní prostředí je spojité v celém objemu soustavy, disperzní podíl ( neboli dispergovaná t.j. rozptýlená látka) je přítomen ve formě disperzních částic. Schematicky je disperzní soustava znázorněna na obr. 9.1.
Obr. 9.1. Schematické znázornění disperzní soustavy.
Příkladem disperzní soustavy je např. vzduch s prachovými částicemi. Vzduch je v tomto případu disperzní prostředí, prachové částice jsou disperzním podílem ( disperzními částicemi). Prachové částice jsou rozptýleny ( t.j. dispergovány) ve spojitém prostředí.
Disperzní soustavy se dělí podle velikosti disperzních částic, podle struktury disperzních částic a podle skupenství disperzních částic a disperzního podílu.
Pokud jsou disperzní částice větší než 1 000 nm ( 10-3 mm), mluvíme o hrubých disperzích. Takové částice jsou viditelné pouhým okem nebo v mikroskopu. Pokud jsou částice menší než 1 000 nm, avšak větší než 5 nm, mluvíme o koloidních částicích resp. koloidních soustavách. Někdy bývá ohraničení koloidních soustav uváděno v rozmezí od 1 nm do 500 nm. Koloidní částice jsou již natolik malé, že jsou pozorovatelné pouze v ultramikroskopu nebo elektronovém mikroskopu. Pokud jsou disperzní částice menší než 5 nm ( resp. 1 nm) mluvíme o pravých roztocích. V tomto případu představují disperzní částice solvatované molekuly nebo ionty. Pravé roztoky představují homogenní soustavy, hrubé roztoky a koloidní soustavy jsou soustavy heterogenní. Vzhledem k velikosti koloidních částic se někdy koloidní soustavy popisují jako soustavy mikroheterogenní.
Velikost částic disperzních soustav určuje jejich možnost oddělování. Zatímco částice v hrubých disperzích lze odstranit filtrací na běžných filtračních materiálech, koloidní částice jsou natolik malé, že běžnými filtračními materiály procházejí. Např. filtrační papír používaný v laboratoři má natolik velké póry, že jimi koloidní částice projdou. K zachycení koloidních částic je proto nutné použít speciálních filtrů s velmi jemnými póry, např. celofán nebo pergamen. Potom mluvíme o ultrafiltraci. Ultrafiltrace probíhá velmi pomalu, lze ji urychlit zvýšením tlaku.
Podle struktury disperzních částic rozeznáváme:
a) molekulární disperze,
b) disperze agregovaných molekul,
c) gely.
Pokud jsou disperzní částice tvořeny jednotlivými ionty nebo molekulami, mluvíme o molekulárních disperzích. Přitom ionty i molekuly mohou být obklopeny molekulami rozpouštědla, které tak vytvářejí solvatační obal. Většinou jsou molekulární disperze pravými roztoky. Pouze tehdy, jde-li o dostatečně velké makromolekuly, může být disperzní soustava koloidní soustavou.. Příkladem je roztok škrobu ve vodě.
Jsou-li interakce ( t.j. vzájemné působení) mezi jednotlivými molekulami nebo ionty dostatečně silné, může dojít ke shlukování většího počtu molekul nebo iontů. Vznikají shluky vzájemně vázaných molekul nebo iontů. Takto vzniklé disperzní částice se nazývají agregáty a jsou podstatně větší než samotné molekuly nebo ionty.
Gely jsou zvláštním případem disperzních soustav, kdy disperzní částice již nejsou izolované, jsou ve vzájemném kontaktu. Vytvářejí v celé soustavě síťovou strukturu, jak je zřejmé z obr. 9.2.
Obr. 9.2. Schematické znázornění struktury gelu.
Rozdělení disperzních soustav podle skupenství disperzních částic a disperzního prostředí je uvedeno v tabulce 9.1.
Tabulka 9.1
Rozdělení disperzních soustav
Disperzní prostředí Disperzní částice Název
plynné kapalné, hrubá disperzekapalné, koloidní disperze déšť, mlhaaerosol
plynné tuhé, hrubá disperzetuhé, koloidní disperze dým, prachaerosol ( poletavý prach)
kapalné plynné, hrubá disperzeplynné, koloidní disperze pěnapěna
kapalné kapalné, hrubá disperzekapalné, koloidní disperze emulzeemulze
kapalné tuhé, hrubá disperzetuhé, koloidní disperze suspenze, pastalyosol, gel
tuhé plynné, hrubá disperzeplynné, koloidní disperze tuhá pěnatuhá pěna
tuhé kapalné, hrubá disperzekapalné, koloidní disperze kapalné inkluzekoloidně dispergované kapaliny v pevné látce
tuhé tuhé, hrubé disperzetuhé, koloidní disperze tuhá směstuhý sol
Koloidní soustavy dělíme rovněž na vratné a nevratné. Vratné soustavy jsou ty, kdy lze disperzní podíl po jeho odizolování z koloidní soustavy opět snadno převést do koloidního stavu. Např. z koloidního roztoku škrobu lze získat práškovitý škrob, který lze snadno opět převést na koloidní roztok. Pokud izolovaný disperzní podíl nelze zpět převést do koloidního stavu ( nebo jen velmi obtížně), mluvíme o nevratných koloidních soustavách. Pokus jde o koloidní soustavu, kdy disperzním prostředím je kapalina, je koloidní soustava vratná označovaná jako lyofilní, nevratná jako lyofóbní. Je-li kapalinou voda mluvíme o koloidní soustavě hydrofilní (vratné) nebo hydrofóbní ( nevratné).
10.1. Kinetické vlastnosti koloidních soustav
10.1.1. Brownův pohyb
Disperzní částice dostatečně malých rozměrů se v disperzním prostředí neustále pohybují. Pohyb je způsoben neustálými srážkami s molekulami disperzního prostředí i ostatními disperzními částicemi. Protože počet nárazů na určitou částici není v daném okamžiku ze všech stran stejný, působí na částici určitá výsledná síla, která částici udělí určitou rychlost v určitém směru. Čím bude teplota soustavy větší, tím budou nárazy častější a tím častější budou i změny směru rychlosti. Pokud je částice příliš velká, bude v daný okamžik počet nárazů tak velký, že se ve všech směrech vyruší, výsledná síla působící na částici bude nulová, a částice se nebude pohybovat. Pohyb disperzní částice bude tím chaotičtější, čím menší bude velikost disperzní částice. Tento pohyb se po svém objeviteli nazývá Brownův pohyb a je omezen na koloidní částice.
Obr. 9.3. Brownův pohyb koloidních částic.
10.1.2. Difúze
Difúze je samovolné vyrovnávání koncentrací. Průběh difúze lze znázornit myšlenkovým pokusem znázorněným na obr. 9.4. Mějme dva roztoky o různých koncentracích c1 a c2, přičemž platí, že c1 > c2. Oba roztoky jsou od sebe odděleny myšlenou přepážkou P. V okamžiku odstranění přepážky je průběh koncentrací v roztoku znázorněn křivkou 1 ( ľ ). V místě bývalé přepážky se koncentrace mění skokem. Vlivem neustálého tepelného pohybu se všechny částice neustále srážejí, přitom u částic koncentrovanějšího roztoku v blízkosti rozhraní převládají srážky směrem do roztoku méně koncentrovaného. U částic v koncentrovanějším roztoku tak převládá pohyb směrem do roztoku méně koncentrovaného. Dochází tak k přecházení látky z koncentrovanějšího roztoku do roztoku zředěnějšího. Po určité době odpovídá průběh koncentrací křivce 2 ( - - -). Průběh koncentrací se s časem stále mění, po dostatečně dlouhé době dojde k vyrovnání koncentrací v obou prostorech na stejnou hodnotu znázorněnou křivkou 3 ( - * - * - ). Pro výslednou koncentraci c platí c1 > c > c2.
Obr. 9.4 Schematické znázornění difúze mezi dvěma roztoky o různé koncentraci stejné látky. Závislost koncentrace na vzdálenosti od myšlené přepážky P, 1 ( ľ ) pro t = 0, 2 ( - - - ) pro čas t > 0, 3 ( - * - * - ) pro t ® Ą.
Z hlediska disperzních soustav platí, že nejrychleji difundují částice v pravých roztocích, větší koloidní částice difundují pomaleji, nejpomaleji difundují velké částice v hrubých disperzích.
Rozdílné rychlosti difúze iontů a větších koloidních částic se využívá k jejich dělení. Směs koloidních částic a iontů pravého roztoku je oddělena vhodnou membránou od neustále obměňované čisté vody ( obr. 9. 5). Ionty pravého roztoku difundují snadno a rychle membránou do čisté vody, zatímco velké koloidní částice prakticky nedifundují. Po určité době tak dojde k oddělení koloidních částic od iontů. Uvedený děj se nazývá dialýza a lze jej urychlit vložením elektrického napětí ( obr. 9.6). V tomto případě mluvíme o elektrodialýze. V případě elektrodialýzy se kromě difúze uplatňuje i migrace iontů.
Obr. 9.5. Schéma dialýzy
Obr. 9.6. Schéma elektrodialýzy
10.1.3. Sedimentace
Na disperzní částice působí kromě sil usilujících o vyrovnání koncentrací i síla gravitační. Síla gravitační působí kolmo k povrchu země a vede k usazování ( sedimentaci) částic na dně nádoby. Rychlost usazování je dána Stokesovým vzorcem
(r1 - r2).g.r2
v = --------------------- 9.1,
9.h
kde v je rychlost sedimentace, r1 resp. r2 je hustota disperzních částice resp. disperzního prostředí, g je gravitační zrychlení, r je poloměr disperzní částice a h je dynamická viskozita disperzního prostředí. Jako příklad provedeme výpočet pro sedimentační rychlost různě velkých částic ve vodě s dynamickou viskozitou 1,005 mPa.s, hustotou 1 000 kg m-3, přičemž hustotu disperzní částice předpokládejme 3 000 kg m-3 ( t.j. 3 g cm-3). Jde-li o částice s rozměrem r = 10000 nm ( 0,01 mm), tedy o částici odpovídající hrubým disperzím, bude sedimentační rychlost podle výše uvedeného vzorce 4,4 mm s-1. Půjde-li o koloidní částici s rozměrem 10 nm, bude sedimentační rychlost 1,6.10-3 mm hod-1.Této sedimentační rychlosti odpovídá usazování, kdy částice poklesne o 1 mm za 630 hodin. Z uvedeného je zřejmé, že koloidní částice se prakticky nebudou usazovat.
Pokud jsou disperzní částice dostatečně velké, bude usazování probíhat měřitelnou rychlostí a koncentrace disperzních částic bude směrem dolů narůstat ( viz obr. 9.7).
Obr.9.7. Schematické znázornění usazování koloidních částic (a) a hrubých disperzí (b).
h… výška kapaliny
Tím ovšem dojde k nerovnoměrnému rozložení koncentrace, které má za následek difúzi disperzních částic. Difúze disperzních částic bude usilovat o vyrovnání koncentrace, bude tedy působit opačným směrem než sedimentace, tedy směrem od zemského povrchu. Difúze a sedimentace působí opačným směrem a dochází k vytvoření sedimentační rovnováhy, kdy v každém bodu soustavy je rychlost sedimentace rovna rychlosti difúze. U koloidních soustav s dostatečně malými částicemi je však koncentrace v celém prostoru soustavy prakticky stejná.
Zatímco sedimentace koloidních částic vlivem gravitační síly je prakticky zanedbatelná, je možné dosáhnout usazování koloidních částic v ultracentrifugách. Pokud je vlivem vysokých otáček dosaženo dostatečně velké odstředivé síly ( řádově mnohem vyšší než je síla gravitační), dojde k sedimentaci a tím k oddělení koloidních částic.
9.2. Optické vlastnosti koloidních soustav
Při průchodu světla pravým roztokem nepozorujeme světelný kužel, tzn. že část roztoku, kterým prochází světlo se nám jeví stejně jako ta část roztoku, kterým světlo neprochází. Jinak řečeno dráha paprsku v pravém roztoku není viditelná. Jinak je tomu, prochází-li světlo roztokem s koloidními částicemi. V tomto případě pozorujeme v roztoku světelný kužel jak je znázorněno na obr. 9.8.
Obr. 9.8. Schematické znázornění průchodu světla pravým a koloidním roztokem. A . koloidní roztok, B - koloidní roztok.
Světelný kužel je způsoben světlem odraženým od jednotlivých částic. Pokud jsou částice dostatečně velké ( hrubé disperze), vnímá lidské oko každou částici jednotlivě. Pokud jsou částice malé, splývá odražené světlo v difúzně rozptýlené světlo. Uvedený rozptyl světla je označován jako Tyndallův jev.
Při průchodu světla disperzním prostředím je procházející světlo rozptylováno disperzními částicemi, takže intenzita světelného toku poklesne z původní hodnoty yo na hodnotu y. Pokles intenzity světelného toku je analogický poklesu při absorpci světla a platí vztah obdobný Lambertovu - Beerovu zákonu
y
- log -------- = e.c.l 9.2,
yo
kde l je optická dráha paprsku v rozptylujícím prostředí, e je molární turbiditní koeficient pro danou disperzi, c je koncentrace disperzních částic.
Na měření intenzity zeslabení světelného toku při průchodu disperzní soustavou je založena analytická metoda nazývaná turbidimetrie ( měření zákalu). Podobnou metodou je nefelometrie, kdy však měříme intenzitu světelného toku rozptýleného většinou kolmo ke směru šíření původních paprsků.
Obr. 9.9 Schéma měření koncentrace disperzních částic turbidimetricky a nefelometricky. Z - zdroj světla, D - detektor.
9.3. Elektrické vlastnosti kolidních soustav
Povrch pevné disperzní částice se při styku s kapalnou fází většinou elektricky nabíjí. K nabití povrchu dochází buď adsorpcí iontů z kapalné fáze nebo disociací povrchové vrstvy tuhé fáze. Vzniká složitý útvar nazývaný micela.
Příkladem je koloidní částice sestávající z několika molekul sirníku arsenitého a roztoku obsahující sulfidové anionty S2-. Ty se adsorbují na povrchu koloidní částice, představují tzv. ionogenní část koloidní částice a udělují koloidní částici záporný náboj. Sulfidové anionty jsou v tomto případě ionty nabíjejícími. Záporný náboj koloidní částice je kompenzován přebytkem kladných nábojů v roztoku ( např. H+ ionty). Ty částici obklopují vlivem elektrostatických přitažlivých sil a jsou difúzně rozptýleny do roztoku. Micely tak nesou elektrický náboj a v elektrickém poli se pohybují podle své velikosti a podle velikosti náboje k opačně nabitému pólu.
Elektrický náboj koloidní částice může být určujícím faktorem stability koloidní soustavy. Souhlasně nabité koloidní částice se vzájemně odpuzují a jejich náboj tak zabraňuje spojování do větších agregátů a tím zabraňuje jejich vysrážení.
9.3.1. Elektroforéza a sedimentační potenciál
Pokud je do koloidní soustavy vloženo elektrické napětí, začnou se micely pohybovat k opačně nabité elektrodě, kde se jejich náboj vybije. Částice se stane neutrální, může se spojovat do větších celků a může dojít k vylučování koloidu. Tomuto jevu se říká elektroforéza ( dříve se říkalo katoforéza). Jde o děj, kdy koloidní částice se pohybují vůči disperznímu prostředí vlivem elektrického pole.
Inverzní ( opačný) děj probíhá při sedimentaci koloidních částic. Jsou-li koloidní částice dostatečně velké tak, že sedimentují, vzniká ve spodní části sloupce kapaliny přebytek koloidních částic vzhledem k horní části sloupce kapaliny. Pokud koloidní částice nesou náboj, vzniká podél sloupce kapaliny potenciální rozdíl, který se nazývá sedimentační potenciál. Zatímco při elektroforéze se koloidní částice pohybují vlivem elektrického pole, sedimentační potenciál vzniká jako důsledek gravitačního pohybu koloidních částic.
9.4. Příprava a chování koloidních částic
9.4.1. Aerosoly
Aerosoly jsou koloidní disperze tuhých nebo kapalných látek v plynech. Mlha je hrubou disperzí kapaliny v plynu, hrubá disperze tuhých látek v plynu se označuje jako dým nebo prach. Hrubá disperze obsahující současně kapalné i pevné disperzní částice se označuje jako kouř. Rozlišování mlhy, aerosolu, dýmu a kouře však nebývá vždy důsledné.
Aerosoly se připravují nebo vznikají dispergací ( rozptylováním) nebo kondenzací.
Dispergační metody představují rozptylování kapaliny nebo pevné fáze do fáze plynné. Aerosoly často vznikají při mletí nebo drcení látek, známé jsou aerosoly vznikající při mletí mouky nebo cementu. K dispergaci velkého množství pevných látek může také dojít při explozi třaskavin.
Kondenzační metody přípravy aerosolů nebo i dýmů jsou založeny na kondenzaci produktů chemických reakcí. Příkladem je reakce plynného amoniaku s plynným chlorovodíkem za vzniku pevného chloridu amonného, rozptýleného ve vzduchu ve formě jemných disperzních částic podle rovnice
NH3(g) + HCl(g) = NH4Cl(s) (9.4.1).
Aerosoly lze připravit i kondenzací přesycených par. Kondenzace přesycených par však probíhá na kondenzačních centrech, což jsou zejména ionty nebo prachové částice. Taková kondenzace probíhá i při vzniku oblak ve vyšších hladinách atmosféry ochlazováním.
Aerosoly nejsou stálé. Vzájemnými srážkami disperzních částic dochází k jejich postupnému spojování, agregaci. Vzniklé agregáty potom mohou sedimentovat. Tomuto spojování disperzních částic říkáme koagulace. Koagulaci lze urychlit zvýšením četnosti srážek, tedy zvýšením teploty, nebo působením ultrazvuku.
Pokud dochází k chemické reakci mezi pevnou dispergovanou částicí aerosolu a plynných disperzním prostředím. jde o reakci s vysokou rychlostí. Rychlost reakce mezi pevnou a plynnou fází je totiž vždy přímo úměrná velikosti rozhraní pevná látka - plyn, tedy velikostí povrchu disperzních částic. S klesající velikostí částic roste povrch částic ( při zachování stejné hmotnosti). Hliník v kompaktní formě se oxiduje pouze na povrchu a velmi pomalu, hliník rozemletý na prášek se ve vzduchu oxiduje explozivně, t.j. s velmi vysokou rychlostí. Při výbuchu důlních plynů dojde výbuchem k dispergaci uhlí, rozptýlený uhelný prach je díky svému mimořádně velkému povrchu vysoce reaktivní. Obvykle proto po výbuchu důlních plynů následuje druhý mocnější výbuch, odpovídající explozivnímu spálení uhelného prachu.
9.4.2. Emulze
Emulze je stabilní disperzní soustava jedné kapaliny v druhé ve formě drobných kapiček. Obě kapaliny jsou buď nemísitelné nebo omezeně mísitelné. Stabilita disperze je podmíněna malým množstvím další látky označované jako emulgátor. Emulgátor obklopuje jednu kapalinu a zabraňuje spojování kapiček. Emulgátory mohou být
a) micelární koloidy,
b) makromolekulární látky,
c) tuhé nerozpustné emulgátory.
Micelární koloidy vytvářejí micely, uvnitř kterých je dispergovaná kapalina ( obr. 9.10 a). Micelární koloidy jsou např. mýdla nebo jiné detergenty obklopující ve vodě např. nečistotu.
Makromolekulární koloidy jsou polymerní látky, které obklopují dispergovanou kapalinu tenkým filmem ( obr. 9.10 b). Jde např. o polysacharidy, želatinu, bílkoviny apod.
Tuhé nerozpustné emulgátory jsou pevné, drobné částice, které jsou rozmístěny ve fázovém rozhraní obou kapalin ( obr. 9.10 c). Tuhé částice jsou smáčeny alespoň částečně oběma kapalnými fázemi. Takovými částicemi mohou být např. saze.
Obr. 9.10 Micely emulze stabilizované emulgátorem ve formě a) micelárního koloidu, b) makromolekulární látky a c) tuhým nerozpustným emulgátorem. --- označení jedné kapaliny, ....... označení druhé kapaliny.
Emulze vznikají ze směsi obou kapalin a emulgátoru emulgací, prováděnou většinou intenzivním mícháním, probubláváním apod. Pokud nejsou kapičky dispergované kapaliny dostatečně stabilizovány např. tím, že emulgátoru je nedostatek, může dojít k postupnému spojování kapiček ve větší kapky. Nastává kondenzace, která může vést až k zániku emulze.
Rozlišujeme obvykle dva typy emulzí - typ voda v oleji a olej ve vodě. Příklady typu voda v oleji jsou máslo, umělé tuky nebo kosmetické krémy, příkladem typu emulze olej ve vodě je mléko.
9.4.3 Lyosoly
Lyosoly jsou koloidní disperze tuhých látek v kapalném prostředí. Připravují se metodami dispergačními nebo kondenzačními. Dispergační metody vycházejí z principu rozptylování tuhé látky v kapalině ultrazvukem, elektrickým výbojem apod. Stabilitu vzniklého solu lze zvýšit přídavkem malého množství peptizátoru ( t.j. stabilizátoru). Podstatou působení stabilizátoru je adsorpce iontů na povrchu disperzních částic, které tím získávají souhlasný elektrický náboj, vzájemně se odpuzují a nemohou se proto spojovat na větší disperzní částice.
Stabilizátorem pro sraženinu AgI je např. elektrolyt AgNO3 nebo KI. Při použití dusičnanu stříbrného se na nerozpustné částice AgI adsorbují ionty Ag+ ( a udělují koloidním částicím pozitivní náboj), při použití KI se na částice AgI adsorbují ionty I- ( a udělují koloidním částicím negativní náboj).
Kondenzační metody přípravy solů vycházejí z pravých roztoků. Změnou teploty nebo předáním srážedla se sníží rozpustnost dispergované fáze, která se začne vylučovat ve formě koloidních částic.
Lyofóbní ( nevratné) soly jsou tvořeny většinou anorganickými látkami. Přídavek malého množství vhodného elektrolytu dojde k vysrážení ( flokulaci). K flokulaci dojde tím, že se na ionogenní část micely adsorbují opačně nabité ionty. Tím ztratí jádro micely svůj náboj a mezi částicemi přestanou působit odpudivé síly. Např. negativní sol As2S3 ( obsahuje ionogenní vrstvu iontů S2- ) lze vysrážet kationty hlinitými. Vysrážení je většině případů nevratné.
Lyofilní ( vratné) soly jsou většinou tvořeny organickými látkami s velkými molekulami jako jsou např. bílkoviny, sacharidy, pryskyřice apod.. Ačkoli se jedná o pravé roztoky, molekuly jsou tak velké, že roztoky mají koloidní povahu. Okolo částic ( v tomto případu molekul) vzniká solvatační obal tvořený molekulami dispergujícího prostředí. Solvatační obal udržuje disprezní částice v roztoku a brání jejich spojování t.j. koagulaci. Přídavek malého množství elektrolytu nevede k narušení solvatačního obalu a nezpůsobí tudíž koagulaci ( na rozdíl od solů lyofóbních). Teprve přídavek většího množství elektrolytu naruší solvatační obal a dojde ke vzniku větších disperzních částic. Jde o tzv. vysolování lyofilních částic. Vysolování je vratné, tzn., že zředěním přejde hrubá disperze opět do koloidního stavu. K narušení solvatačního obalu lze použít i přidání organického rozpouštědla, které se mísí s rozpouštědlem tvořícím solvatační obal koloidních částic.
9.4.4 Gely
Při zahušťování lyofilních solů dochází k postupnému ubývání molekul rozpouštědla. Následkem nedostatku molekul rozpouštědla tvořících solvatační obaly disperzních částic přestanou být koloidní částice volně pohyblivé a vzájemně se váží mezi sebou ( viz. obr. 9.2). Vznikne rosolovitá hmota - tzv. gel. Gel je rosolovitý i když v něm převládá disperzní kapalina. Gely se dají také připravit ochlazením dostatečně koncentrovaných lyofilních solů. Rozpuštěním želatiny v horké vodě na 2% roztok vznikne sol s relativně nízkou viskozitou. Ochlazením vznikne polotuhý rosol - gel. Zahřátím gelu vznikne původní, dobře tekutý sol. Podobný gel lze připravit i z agaru, škrobu nebo pektinu.
Některé gely při sušení ztrácejí podstatnou část rozpouštědla, ale zůstávají přitom elastické. Při přidání rozpouštědla bobtnají a nabývají opět gelovité povahy. K bobtnání může dojít i při přidání jiného rozpouštědla.
9.5 Význam koloidních soustav
S koloidními soustavami je možné se setkat velmi často v přírodě i v průmyslových technologiích. S koloidními soustavami se často setkáváme i v technologiích uplatňovaných při ochraně životního prostředí.
Základní jednotkou živých organismů je buňka. Hlavní složkou buňky je protoplazma, představující složitou disperzní soustavu s částicemi analytickými, koloidními i hrubě disperzními. Protoplazma se někdy chová jako gel, někdy jako lyosol. Přechod mezi oběma stavy je v biologii nazýván sol - gelová transformace.
Za koloidní soustavu lze označit i oblaka, která představují aerosol, sestávající z kapiček nebo krystalů ledu ( disperzní podíl) a vzduchu jako disperzního prostředí. V důsledku vzniku sedimentačního potenciálu může v oblaku docházet k elektrickým výbojům.
V ústí velkých řek do moře dochází ke styku pevných disperzních částic se slanou vodou - elektrolytem. Dochází k vybíjení disperzních částic, jejich segregaci a následkem toho k sedimentaci. Proto se ústí velkých řek do moře zanáší usazeninami.
Mnoho průmyslových exhalací je tvořeno prachovými aerosoly. Částice prachu mohou adsorbovat toxické látky jako jsou např. polycyklické aromatické uhlovodíky. Odstranění těchto prachových částic může být velmi obtížné. Prachové částice malých rozměrů nesedimentují, procházejí póry běžných filtračních materiálů, při použití speciálních filtrů s malými póry je filtrace pomalá. Při průchodu elektrofiltry dochází k vybití elektrického náboje prachových částic a následného spojování. Vzniklé větší částice se potom odstraňují snadněji.
Odpadní vody jsou často znečišťovány olejovitými látkami ve formě emulzí. Pro odstranění olejovitých látek je proto nutné provést nejprve deemulgaci, t.j. spojení jednotlivých kapiček v samostatnou vrstvu oleje, která je snadno odstranitelná. Deemulgaci lze provést okyselením silnou minerální kyselinou, přídavkem povrchově aktivní látky, přídavkem solí a dalšími způsoby.
Agregace a sedimentace buněk mikroorganizmů je velmi důležitým procesem při biologickém zpracování odpadů. Primárním cílem biologického zpracování odpadů je odstranění sloučenin uhlíku. Část sloučenin uhlíku je z vody odstraňována jako oxid uhličitý. Významná část je odstraňována ve formě bakteriálních vloček, tvořených agregovanými bakteriálními buňkami. Agregace bakteriálních buněk je vyvolávána polyelektrolyty.
2. září 2007
10 820×
3369 slov
