懸濁液

プロセス工学において、懸濁液とは不溶性の粉末が液体中に分散している状態を指します。

均質な懸濁液の製造は困難な場合があります。

粉末粒子が非常に小さい場合
粉末粒子の濡れ性が低い（疎水性）場合
液体の粘度が高い場合
液体の密度が粉体の密度と異なる場合
懸濁プロセスが大規模（工業）スケールで実施される場合

1）について

粉体は、非常に大きな表面積を持つ微粒子で構成されています。このような粉体は、互いに付着して凝集しがちです。粉体粒子の周囲には空気が存在します。この性質は粉体の多孔性と呼ばれています。この粉体を水中で混合しようとすると、高いせん断力と乱流が発生しないと混合できません。実際には、船のスクリューのような混合ツールを使用して行います。

2）について

疎水性の粉体は水と混ざりにくい。疎水性の表面では、水は玉状になったり大きな水滴を形成したりする。この場合、例えば界面活性剤を添加するなどして、水の表面張力を低下させることが有効である。均一な懸濁液は、せん断力と乱流が発生した場合にのみ生成される。

3）について

液体の粘度が高い場合、完全に混合することはより困難になります。プロペラ攪拌機では不十分です。スパイラル攪拌機が適しています。さらに、高速で稼働する頑丈な攪拌機を追加する必要があるかもしれません。

4）について

密度の差が大きいと、懸濁液は不均質になります。状況によっては、粉末が液体の表面に浮上したり、混合容器の底に沈殿したりします。これらの効果は、水の浄化/水処理に利用されています。

いわゆる凝集剤が水に添加されます。これらは汚れ粒子と結合し、浮上します。表面で分離することができます。
もう一方のケースでは、投入された化学物質が汚れ粒子と結合し、混合タンクの底に沈殿します。上澄みはきれいになります。

5)について

大きな攪拌機は、粉体の密度が液体の密度よりも高い場合、詰まることがあります。これは攪拌機がオフになっているときに起こります。すると粉体はゆっくりと底に沈み、非常に高い充填密度に達します。底に沈殿したスラッジは固形塊に凝縮します。長い時間が経過すると、攪拌機は詰まってしまい、もはや稼働できなくなります。

この状況は、サイロ内で静止した粉体が固形化する状況と類似しています。

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