Dělení kapalných heterogenních směsí, usazování Střední odborná škola Otrokovice Dělení kapalných heterogenních směsí, usazování Autorem materiálu a všech jeho částí, není-li uvedeno jinak, je ing. Miroslav Vičánek Dostupné z Metodického portálu www.rvp.cz, ISSN: 1802-4785, financovaného z ESF a státního rozpočtu ČR. Provozováno Výzkumným ústavem pedagogickým v Praze. www.zlinskedumy.cz

Charakteristika DUM Název školy a adresa Střední odborná škola Otrokovice, tř. T. Bati 1266, 76502 Otrokovice Číslo projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0445 /2 Autor Ing. Miroslav Vičánek Označení DUM VY_32_INOVACE_SOSOTR-Gu-CHTe/1-PV-3/5 Název DUM Dělení kapalných heterogenních směsí, usazování Stupeň a typ vzdělávání Středoškolské vzdělávání Kód oboru RVP 28-52-H/01 Obor vzdělávání Gumař-plastikář Vyučovací předmět Chemická technika Druh učebního materiálu Výukový materiál Cílová skupina Žák, 15 – 16 let Anotace Výukový materiál je určený k frontální výuce s doplňujícím výkladem vyučujícího; náplň: co to jsou heterogenní směsi, dělení kapalných heterogenních směsí Vybavení, pomůcky Dataprojektor Klíčová slova Kapalná heterogenní směs, emulze, suspenze, pěna, dělení kapalných heterogenních směsí, sedimentace, usazování Datum 17. 11. 2012

Dělení kapalných heterogenních směsí, usazování Náplň výuky (obsah hodiny) Heterogenní směsi suspenze emulze pěny Dělení heterogenních směsí Usazování kontinuální a diskontinuální

Heterogenní směs Heterogenní směs [1] (z řečtiny heteros = jiný, různý, takže i různorodá směs) je systém složený z několika fází (v termodynamice fáze = látka s určitými mikroskopickými vlastnostmi). Na rozhraní fází se chemické a fyzikální vlastnosti mění skokem. Jednotlivé složky můžeme rozlišit pouhým okem. Typickým příkladem takové směsi je např. žula, v níž můžeme zřetelně vidět rozhraní mezi fázemi. Obr. 1: žula

Kapalná heterogenní směs Heterogenní kapalná směs se skládá alespoň ze dvou fází, kde dispergační fáze (jedná se o fázi, která obklopuje rozptýlené částečky) je kapalná. Dispergační fáze – obklopuje rozptýlené částečky Dispergovaná fáze – je tvořena rozptýlenými částečkami (může být tuhá, kapalná i plynná) Známe tři druhy kapalných heterogenních směsí: suspenze emulze pěny Obr. 2: fáze

Suspenze Rozptýlená fáze je tuhá látka Podle průměru rozptýlených částic se suspenze dělí na hrubé > 0,1 mm > 100 μm jemné 0,005 – 0,1 mm 5 – 100 μm kaly 0,001 – 0,005 mm 1 – 5 μm koloidní < 0,001 mm < 1 μm Jako příklad hrubé suspenze je možno uvést směs vody a písku. μm 100 50 10 5 1 0,5 Hrubá suspenze Jemná suspenze Kal Koloid Pravý roztok Obr. 3: velikost částic

Emulze Heterogenní směs dvou vzájemně se nemísících kapalin Jedna kapalina je dispergovaná fáze, druhá dispergační Příklad: voda a minerální olej – chladicí emulze pro třískové obrábění (soustruh) voda a silikonový olej – separační emulze do forem při vulkanizaci Obr. 4: emulze při soustružení

Pěny Pěny jsou heterogenní směsi kapaliny s plynem, při čemž plyn je více nebo méně rozptýlen v kapalině. Příkladem je mýdlová pěna. Podle obsahu plynu dělíme pěny na: vlhké – obsah plynu do 85 % suché – obsah plynu nad 85 % Příprava: probubláváním našleháním chemickou reakcí (vzniká plyn) Obr. 5: mořská pěna

Oddělování Důvody oddělování: Technologické potřebujeme jednu nebo obě fáze získat v čistém stavu Ekonomické oddělením fází se dá zabránit ztrátám cenného materiálu Ekologické oddělují se škodlivé částice z odpadních vod Nejdůležitějšími operacemi k oddělení těchto směsí jsou usazování filtrace odstřeďovaní Obr. 6: recyklace

Usazování (sedimentace) Oddělování fáze ze suspenze vlivem gravitace. Hybnou silou je rozdíl hustot – čím vyšší rozdíl, tím rychlejší sedimentace. Fáze s vyšší hustotou klesá ke dnu Fáze s nižší hustotou stoupá vzhůru Rychlost usazování: - stoupá se zvětšující se hustotou i průměrem rozptýlených částic - klesá se zvyšující se hustotou a viskozitou kapalné fáze Obr. 7: sedimentace

Sedimentace Zařízení pro usazování se rozdělují podle průběhu děje na přetržité (diskontinuální) kombinované (polokontitmální) nepřetržité (kontinuální). výška koncentrace Koncentrace sedimentu je u dna nejvyšší u hladiny nejnižší Obr. 8: koncentrace sedimentu

Diskontinuální sedimentace Přetržité usazování Do svislé nádrže se napustí suspenze a nechá se určitou dobu usazovat Čirá kapalina se vypouští bočními kohouty Usazenina se vypustí dnem Obr. 9: diskontinuální sedimentace

Kombinovaná sedimentace Suspenze přitéká plynule, částice se při pozvolném průtoku usazují čirá kapalina na opačné straně usazováku plynule odtéká kal usazený na dně se hromadí a občas odtahuje Obr. 10: polokontinuální sedimentace

Kontinuální sedimentace Nepřetržité usazování Suspenze na jednom místě nepřetržitě přitéká, kal i vyčiřená kapalina se plynule odvádějí. Nejjednodušším nepřetržitě pracujícím usazovákem je usazovací nálevka (kuželový usazovák) Suspenze se nepřetržitě přivádí do přívodního hrdla (1), které je uprostřed usazováku. Tuhá fáze klesá dolů a vyčiřená kapalina nepřetržitě stoupá nahoru a přes přepad (3) odtéká odváděcím hrdlem (2). Stěny nádrže svírají úhel maximálně 60 stupňů, proto sklouzává kal sám dolů a odvodní rourou samočinně vytéká z usazováku pryč. Jde totiž o spojenou nádobu, v níž jsou kapaliny o rozdílných hustotách. Hustější kal má hladinu nižší, než je hladina kapaliny. Obr. 11: kontinuální sedimentace

Kontrolní otázky: Co je to heterogenní směs? Jaké jsou nejdůležitější operace pro oddělování kapalných heterogenních směsí? Charakterizuj jednotlivé druhy sedimentace

Seznam obrázků: Obr. 1: anonym, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Granite_gran_violet.jpg Obr. 2: vlastní Obr. 3: vlastní Obr. 4: Eugen Nosko, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fotothek_df_n-20_0000023_Dreher.jpg Obr. 5: Elena Campos Cea, [vid. 15. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Sea_foam_on_the_shore.jpg Obr. 6: Cbuckley, [vid. 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Soubor:Recycle001.svg&page=1 Obr. 7: vlastní Obr. 8: vlastní Obr. 9: vlastní Obr. 10: vlastní Obr. 11: Přemysl Hranoš, „Stroje a zařízení v chemickém průmyslu“, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

Seznam použité literatury: [1] Otevřená encyklopedie Wikipedie, [vid 17. 11. 2012], dostupné z: http://cs.wikipedia.org/wiki/Sedimentace [2] Přemysl Hranoš, „Stroje a zařízení v chemickém průmyslu“, nakladatelství Pavel Klouda, Ostrava, 2001, ISBN 80-902155-7-2

Děkuji za pozornost 