fasescheiding

Fasescheiding is het proces waarbij een mengsel onder bepaalde omstandigheden uiteenvalt in twee of meer fasen met verschillende samenstellingen en fysische eigenschappen. Dit gebeurt wanneer de componenten slechts beperkt mengen of wanneer de systeemcondities (temperatuur, druk en samenstelling) de oplosbaarheid overschrijden. Veelvoorkomende vormen zijn vloeistof-vloeistofscheiding, vaste-vloeistofscheiding en gas-vloeistofscheiding.

Mechanismen: In vloeistof-vloeistofsystemen kan demixing optreden via spinodale ontbinding of via nucleatie en groei. Spinodale ontbinding ontstaat wanneer het homogeen mengsel onstabiel is en kleine compositieveranderingen leiden tot scheiding; nucleatie en groei vereist een kritische kern die uitgroeit tot een gescheiden fase. De morfologie wordt bepaald door transportprocessen en interfaciale spanning.

Fase-evenwicht en diagrammen: Het gedrag wordt beschreven met fase-diagrammen en Gibbs vrije energie. De binodale lijn scheidt een enkelvoudig regio van een meervoudige fasenregio; in het spinodale gebied treedt spontane scheiding op. Temperatuur, druk en samenstelling bepalen de ligging van fasen en de aard van de scheiding.

Toepassingen: Fasescheiding speelt een centrale rol in extractie, kristallisatie, emulsies en polymeerblends, en in metallurgie. Voorbeelden zijn olie-water scheiding; de productie van emulsies met stabilisatoren; en de scheiding van onoplosbare componenten in polymeren.

Observatie en analyse: Scheiding kan worden gevolgd met centrifugatie, filtratie of decantatie. Onderzoek naar fasen gebeurt met microscopie, differentiële scanning calorimetrie (DSC) en rheologie, eventueel ondersteund door computer-simulaties.