3.
Гигроскопиялық қасиеттері
Ылғал материалдың қоршаған ауамен ылғал алмасуы екі бағытта өтеді.
Егер материал бетіндегі будың парциалды қысымы р
м
қоршаған ауаның
осындай қысымынан р
п
төмен болса, онда материал ауаның буын сіңіріп
ылғалданады; кері болған жағдайда р
м
>
р
п
десорбция- ылғал ұшады, яғни ылғал
қоршаған ортаға ауысады, ал р
м
= р
п
болса динамикалық тепе-теңдік жағдай
туады, яғни
ылғалдың тепе-теңдік
жағдайы туады.
Ылғалдың
тепе-теңдік
жағдайы заттың қасиетіне, температурасына және
парциалдық қысымға немесе ауаның салыстырмалы ылғалына байланысты,
себебі ϕ= р
п
/ р
н,
яғни р
н
– берілген температурада қаныққан будың қысымы.
Материалдың тепе-теңдік ылғалын анықтауда
тензометриялық
әдіс
кеңінен таралған. Ол үшін, ылғалы белгілі бюкстегі сынаманы, салыстырмалы
ылғалы анық күкірт қышқылы бар, эксикаторға салады. Эксикатордағы
қышқылдың концентрациясын өзгертіп ω
р
= ϯ(ϕ) тәуелділігін алуға болады. Бұл
тәуелділікті тұрақты температурада (тепе-теңдік жағдайдағы ортада
температура тұрақты келеді) анықтайды. Сондықтан, осы тәуелділікті көрсететін
график ылғалдың
изотермиясы
.
Тензометриялық
әдіс үшін қыруар уақыт қажет, уақытты қысқарту үшін
зерттелетін сынаманы салыстырмалы ылғалы және температурасы белгілі
ауамен үрлейді. Материалды ылғалдаудан кейін тепе-теңдік туады, сонда ω
р
=
ϯ(ϕ) қисықтық изотермия сіңіруін (сорбция) көрсетеді. Егер тепе-теңдік
ылғалдың ұшу әсерінен болса - десорбция изотермиясы. Түтікті-кеуекті
13
коллойдты материалдардың аталған изотермиялары кездеспейді, тек шеткі
нүктелерінде (ϕ = 0 және ϕ = 100%) кездеседі. Сонымен, кепкен астықты қайта
ылғалдаса, сонда салыстырмалы ылғалы сақталғанда ω
р
мәні төмен болады,
яғни ϕ = соnst ω
р
десорбция кезіндегіден аз болады. Бұл (сорбция және
десорбция изотермияларының кездеспеуі) сорбциялық гистерезис, бұл
капилярлы-кеуекті денедегі ауаның болуы, ол капилярлы денеге түйіседі және
олардың қабырғаларына сіңіріледі. Осы жағдайда ауаның кедергісін жою және
түтікшелердің қабырғаларын қосымша ылғалдау үшін парциалды қысымды
көбейту қажет. Гистерезис құбылысының пайда болуы, астықты ұзақ сақталуын
қамтамасыз етеді, материалды қосымша ω
р
деңгейге кептіріп, қоймадағы
салыстырмалы ылғал мөлшеріне жеткізу керек.
Түрлі дақылдардың гигроскопиялық қасиеттерін отандық және шет ел
ғалымдары зерттеген. Тәжірибелердің басым көпшілігі астықты сақтауға тән
температурада жүргізілген (0-25
0
).
Сурет 2. Жүгері мен бидай дәнінің
25 және 50
о
температурада
десорбция изотермасы.
Сурет 3. Бидай дәнінің 25 және 50
о
температурада десорбция
изотермасы.
Осы ізденістердің негізіне сүйенсек, дәннің тепе-теңдік ылғалы
салыстырмалы температураға және ауаның температурасының төмендеуіне
байланысты-салыстырмалы ылғал өссе және ауаның температурасы төмендесе
тепе-теңдік ылғал көтеріледі. Кептіруден кейінгі дәннің тепе-теңдік ылғалы,
алдын-ала суланғанмен салыстырғанда, жоғары болады (гистерезис құбылысы).
Тәжірибелер мәнін талдауда шашақты дақылдар және жүгері үшін тепе-теңдік
ылғал көрсеткіштері бір шамада, ал майлы дақылдардың тепе-теңдік ылғал
көрсеткіштері 1,5-2 есе төмен. Материалдың тепе-теңдік ылғалын, ϕ =100
0
сәйкес
келгенде,
гигроскопиялық ылғал
деп атайды. Ол қоршаған ауаның буын сіңіру
сиымдылығымен сипатталады.
Сіңіру (сорбция) және ұшыру (десорбция) изотермиялары бойынша
ылғалдың материалмен байланысын сипаттауға болады. Дәннің изотерма
14
формалары басқа түтікше-кеуекті коллойдты заттардың фомаларымен бірдей
келеді. Осыған байланысты, ылғал меншікті бір көлемде дәнмен адсорбция және
түтікті конденсацияланумен байланыста болады. Ауаның салыстырмалы ылғалы
өскен жағдайда дәннің ылғалы бірқалыпты өспейді, ол изотерма формасына
байланысты.
МТӨИ (МТИПП) сорбция жылуын анықтау ғылыми жұмыстары нәтижесі
бойынша ылғал, алдымен, адсорбция жолымен дәнмен байланысады. Аталған
процесс белгілі бір жылу бөлінуімен өтеді, тек ылғалы 18-19 % жоғары жағдайда
дәннің ылғалды сіңіруі жылу бөлінусіз өтеді. Осы жағдай түтікшелі ылғалдың
болуының қосымша дәлелі.
Сонымен, дәннің гигроскопиялық ылғалын тәжірибе арқылы анықтауда
зерттелетін сынамада саңырауқұлақтың пайда болуы қиындық тудырады.
Сондықтан, осындай нүктені изотерманың ϕ = 100 % сызығымен қиылысқан
нүктені графиктен алады (ω
с
әртүрлі, сурет 4). Бидай дәнінің ылғалы, алғашқы
ылғалы ω
с1
= 31,6 % (ω
1
= 24 %), ал соңғы ылғалы ω
с2
= 17,65 % (ω
1
= 15 %)
болғанда тепе-теңдік ылғал ϕ = 83 %.
Кептіру ω
с1
мен ω
с2
аралығында өтеді. Сонда ω
с1
= 33-34 % дан ω
с2
= 17,65
% аралығында десорбция өтеді. Кептіру аумағында ұшатын ылғалды
алынатын
ылғал
деп атайды, ал сіңіру тепе-теңдік изотермиясының сол жағынан орын
алады. Астық массасы компоненттерінің ылғалы бірдей болмайды. Осындай
заңсыздық, бір шашақтағы дәннің ылғалы бірдей болмауына байланысты және
бұл жаңа орылған астыққа өте тән. Мысалы, жаңа орылған бидай ылғалы 20- дан
30 %, ондағы топанның ылғалы 23 – 31 %, ал шөп-шалаң – 31 - 57 %.
Бидайды бөліп ору әдісін қолданғанда ылғал біркелкі орналасады.
Жүгері дақылы үшін ылғалдың жайғасуы өзгеше. Бір собықта дәннің
жетілуіне орташа 20 күн қажет. Сондықтан пісу деңгейі, бір собықта, сонымен
қатар жеке дәннің ылғалыда бірдей болмайды. Мысалы, бір собықтағы жүгері
дәнінің орташа ылғалы 24 %, ал жеке дәннің ылғалы 19 – 42 % аралығында
болады.
Сурет 4. Дәндегі
ылғалдың орналасу
зонасы.
Сурет 5. Бидай дәні
құрамының су
жұтқыштығы.
Сурет 6. Жүгері дәні мен
ұрығының ылғалы:
1-дән; 2-ұрығы.
15
Жеке дәннің ішкі және сыртқы ылғал алмасу механизмін зерттеуде оның
құрылым бөліктерінің гигроскопиялық қасиеттерін білу керек. Ұрықтық
бүршігінің су жұтқыштығы жоғары келеді (сурет 5). Бірақ, шашақты
дақылдардан морфологиялық және биологиялық ерекшеліктері бар жүгері үшін
ерекше емес (сурет 6). Суреттегі графиктер дәннің ылғалы 19% болғанда
ұрықтың ылғалы жоғары екенін көрсетеді.
Достарыңызбен бөлісу: |
