ОМАГНИЧЕННАЯ ВОДА

Остап Бендер к пена

В романе И. Ильфа и Е. Петрова «Двенадцать стульев» Остап Бендер занимался поисками стульев, в которых были спрятаны сокравища. В погоне за стульями он как-то оказался в доме Старгородского собеса, выдав себя за инспектора пожарной охраны. В этом доме имелся пеногон-огнетушитель «Эклер»...

«Остап неохотно проследовал к огнетушителю. Красный же­стяной конус, хотя и являлся единственным в доме предметом, имеющим отношение к пожарной охране, вызвал в инспекторе особое раздражение. Остап снял «Эклер» со ржавого гвоздя, без предупреждения разбил капсулу и быстро повернул конус кверху. Но вместо ожидаемой пенной струи конус выбросил из себя тон­кое шипение... Огнетушитель продолжал шипеть еще не менее полу­часа, потом неожиданно выпустил пенную струю, затем вторую, после чего работа «Эклера» стала бесперебойной».

Огнетушители, которые применялись в описывае­мое время, имели следующее устройство. В стеклянном сосуде находилась серная кислота, этот сосуд при ударе разбивался, и кислота попадала в другой сосуд — с со­дой, происходила реакция

H2S04 + Na2COi = Na2S04 + С02 f + Н20.

Образующийся оксид углерода(IV) создавал пену, для стабилизации которой в огнетушителе имелось некоторое количество поверхностно-активных ве­ществ (ПАВ). Струей пены надо было гасить огонь.

В современных огнетушителях оксид углерода(IV) находится под давлением. Огнетушитель не надо пово­рачивать, ударять об пол, а достаточно открыть вен­тиль: выделяющийся газ, охлаждаясь при быстром рас­ширении, частично превращается в белые хлопья — твердый оксид углерода(IV). В других типах огнету­шителей применяют пены, наполненные оксидом угле­рода (IV). С помощью пены тушат пожары на самоле­тах, кораблях, в библиотеках. Пена гасит огонь, сохра­няя оборудование и документы, которые были бы испор­чены, если пожар тушить водой.

Пены применяются не только в противопожарной технике. Действие многих моющих средств — мыла, стиральных порошков, паст и т. п.— основано на ис­пользовании пены. С пеной мы встречаемся в изде­лиях пищевой промышленности: мороженое, крем, па­стила, даже хлеб — все это пены. Хлеб относится к так называемым твердым пенам — это газ, распреде­ленный в твердом веществе. Твердой пеной являются также разнообразные пено - и поропласты, пенобетон, стеклопор, пористый металл и т. д. Без пены невозможна и жизнедеятельность человека, так, вся наша пища, прежде чем ее удастся проглотить, обязательно сма­чивается слюной, которая образует пену (на 10 г яблок идет 2 г слюны, на 10 г сухарей — 25 г слюны).

Итак, пена — это система, состоящая из газа, равно­мерно распределенного в жидкости или в твердом теле. При этом общий объем газа должен составлять не менее 80—90 %, тогда пузырьки газа плотно приле­гают друг к другу, деформируются и образуют систему связанных упругих пленок. Жидкостные пленки мало­устойчивы, но при наличии ПАВ-стабилизаторов пены могут существовать долго. Д. Дьюар, изобретатель термоса, сохранял некоторые пены годами.

Существуют ПАВ-стабилизаторы пен и ПАВ-анти - вспениватели. Их действие избирательно: на одну пену данное ПАВ действует, на другую — нет.

В восьмидесятые годы появились сообщения о влия­нии магнитного поля на устойчивость жидкостных пен. На некоторые пены магнитное поле действует как ста­билизатор, увеличивает кратность пены (содержание воздуха) и ее объем, на другие пены магнитное поле действует угнетающе, вызывая их разрушение.

Механизм этого процесса специально еще не изучен, но вполне вероятно, что он связан с изменением поверх­ностного натяжения 0 жидкости. Вы уже прочли в раз­деле 2.4, что о воды и электролитов повышается после магнитной обработки. В пенах ПАВ — обязательный компонент, растворы ПАВ сами по себе характеризу­ются более низким, чем в чистой воде, поверхностным натяжением, а после магнитной обработки 0 водного раствора ПАВ еще более снижается. Для возникно­вения пены как раз и нужно достаточно низкое поверх­ностное натяжение, иначе воздушные пузыри не смогут образовываться. Но слишком низкое значение а озна­чает малую прочность пленки, и пузыри стали бы ло­паться. Таким образом, для каждого вида пены тре­буется определенное поверхностное натяжение, и, воз­действуя на него, например магнитным полем, можно повысить или понизить устойчивость пены. Итак, отметим, что магнитной обработкой можно регулиро­вать свойства вещества, в частности такой сложной неоднородной системы, как пена.

Пена активно работает на обогатительных фабри­ках, например в. производстве минеральных удобре­ний. Частицы минерала избирательно смачиваются рас­творами ПАВ — в зависимости от их природы. Части­цы, содержащие полезные компоненты, взаимодей­ствуют с пузырьками пены и всплывают, концентри­руясь в пене, а пустая порода скапливается на дне флотационной машины. Таким образом обогащают бед­ные руды, т. е. повышают концентрацию целевого компонента. Пена во флотационной машине должна иметь достаточную устойчивость (иначе не всплывает руда), но не очень (иначе потом будет трудно извлечь флотоконцентрат из пены). С этой целью вводят раз­ные ПАВ — собиратели (стабилизаторы) и пенорегу - ляторы (гасители).

В течение двух десятилетий интенсивно исследуется влияние магнитной обработки на эффективность фло­тационного обогащения руд: марганцевых, медиых, свинцово-цинковых, золотосодержащих, фосфорсодер­жащих, серусодержащих и др. Установлено, что в омаг - ниченных растворах возрастает растворимость ПАВ - собирателей. Увеличивается адсорбция молекул ПАВ на минералах, особенно на крупных частицах. Ско­рость прилипания частиц минералов к пузырькам возду­ха возрастает на порядок. Общим результатом явля­ется увеличение коэффициента извлечения полезных продуктов.

Современный уровень развития техники обеспечи­вает довольно высокий коэффициент извлечения из любых руд, он близок к 90 %. С помощью магнитноь обработки этот показатель удается повысить на 1—2 %, что считается большим достижением. За этими скромными двумя процентами стоят десятки миллионов тонн руды, которая без магнитной активации воды была бы просто выброшена в отвал. Из этой в прямом смысле слова дополнительной руды получают миллионы тонн минеральных удобрений, редких металлов и дру­гих необходимых предметов.

Богатых руд на земле становится все меньше, волей-неволей приходится использовать бедные, кото­рыми еще недавно пренебрегали. Флотация приобре­тает все более важное значение, и поиски путей повы­шения эффективности флотации весьма актуальны. Одним из таких путей является магнитная обработка растворов флотореагентов.

Руда, поступающая в химическую переработку, содер­жит некоторое количество флотореагентов, особенно бедная. В некоторых производствах эти остаточные флотореагенты являются стабилизаторами пен, напри­мер в технологии фосфорной кислоты. Здесь ценообра­зование является вредным, ибо приводит к потерям целевого продукта. Один из путей борьбы с пенообра - зованием — магнитная обработка растворов фосфор­ной кислоты.