ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение жидких неоднородных систем из "Ультразвук в процессах химической технологии" Существенное значение для процессов химической технологии имеет разделение жидких неоднородных систем в акустическом поле. [c.52] Для химических производств представляет интерес, в частности, акустическая дегазация жидкостей и разделение суспензий и эмульсий с помощью ультразвука. [c.52] В процессе акустической дегазации различают две стадии 1) образование газовых пузырьков при кавитации и 2) удаление их из жидкости. Обе эти стадии мало изучены. Установлено, что выделения газа при кавитации не происходит, если содержание его в жидкости не превышает 50% от насыщения [36]. Это обстоятельство объясняют тем, что среднее эффективное давление пузырьков газа в жидкости при распространении в ней акустических колебаний составляет приблизительно 50% от давления насыщения. [c.52] В последнее время разработан ультразвуковой дегазатор жидкостей производительностью 10 т/чос [105]. Такие дегазаторы предложено применять, в частности, для обработки котельной воды и трансформаторного масла. [c.53] Использование акустических колебаний для дегазации растворов сцинтилляторов позволяет избежать потерь радиоактивного материала, что оказывается затруднительным при применении других методов. Наилучшие результаты обработки сцинтнл-ляционных растворов получены при частоте 18 кгц и температуре 60° продолжительность дегазации в этих условиях не превышает 6 мин. [106]. [c.53] Осуществление процесса акустической дегазации расплавов связано с большими затруднениями, обусловленными сложностью передачи колебаний вибратора расплаву. Непосредственное соприкосновение вибратора с расплавом в большинстве случаев невозможно. В этих случаях устанавливают передающее устройство из высокоогнеупорного и термостойкого материала. Интересными особенностями обладает акустическая дегазация расплавов при возбуждении упругих колебаний в них за счет наложения постоянного магнитного поля на высокочастотное поле электропечи. Применение такого метода для дегазации стекломассы дает возможность получать стекло высокого качества [107, 108]. [c.53] Большое промышленное значение метода акустической дегазации требует серьезного изучения механизма этого процесса, влияния основных параметров (в первую очередь частоты и интенсивности) акустического поля на эффективность дегазации и т. п. [c.53] Выбирая метод и режим акустической дегазации среды для химического производства, следует считаться с возможностью нежелательного химического превращения ее при больших интенсивностях и наличии кавитации. Поэтому дегазацию таких веществ, как например лаки, имеет смысл проводить на жидкостном свистке [109], при применении которого интенсивность и время озвучивания относительно невелики. [c.53] Воздействием акустических колебаний на гетерогенные системы жидкость —жидкость и жидкость — твердое тело можно достичь их расслоения. К- Бонди и К. Золльнер, изучавшие коагуляцию эмульсий и суспензий в акустическом поле, установили, в частности, что применение стоячих волн способствует их расслоению, причем фаза меньшего удельного веса собирается в узлах колебаний, а большего удельного веса — в пучностях [110]. На примере системы вода — толуол — кварц они показали, что в поле стоячих волн скопление кварца происходит в местах пуч-но1. тей, а толуола — в узлах колебаний. [c.53] Показано также, что озвучивание водной суспензии фосфатных хвостов увеличивает в 5 раз скорость коагуляции и последующего осаждения твердой фазы суспензии со средним размером частиц менее 10 мк [111], вследствие чего появляется возможность существенно уменьшить размеры отстойников или увеличить их производительность. Имеются также сообщения [43] о флокуляции волокон целлюлозы под действием ультразвука образующееся при этом клубки (флокулы) с успехом задерживаются затем ситами. Эти примеры указывают на существенное практическое значение методов акустического разделения неоднородных жидких систем. [c.54] В последнее время предложен аппарат для промышленной фильтрации суспензий (рис. 37), в котором роль фильтрующей перегородки играет вибрирующая сетка 3, защемленная по периферии между двумя перфорированными пластинами 4. В нейтральной части сетка прикреплена к металлическому концентратору 5 магнитострикционного преобразователя 6. Размер отверстий сетки 150 меш,, применяемая частота колебаний 12 кгц. Твердые частицы суспензии (размером 5 мк), поступающей в аппарат, задерживаются звуковым барьером , опускаются вниз и в виде шлама удаляются через нижний штуцер, а жидкая фаза проходит через фильтр и выводится через сли,вной штуцер. Сетка в этих условиях практически не засоряется. [c.54] Ультразвуковая фильтрация суспензий позволяет обеспечить непрерывность процесса с полной его механизацией и герметизацией, что особенно важно при работе с химически агрессивными средами. Указанный метод представляет особый интерес для фильтрации высоковязких суспензий, иногда вообще не фильтруемых обычными способами. По-видимому, этот принцип может быть использован при конструировании некоторых аппаратов для сорбции, выщелачивания и т. п. [c.55] Интересно, что параметры акустического поля (частота колебаний, интенсивность) влияют как на эффективность, так и на направление процессов эмульгирования, суспендирования и диспергирования. Так, например, эмульсия керосин — вода, образующаяся при частотах 150 и 395 кгц, расслаивается в поле частотой 2 мгц и выше [112] при 960 кгц образуется эмульсия вода — масло (даже с олеатом натрия, способствующим образованию эмульсии масло — вода), а при 187, 240 и 320 кгц — эмульсия масло — вода (даже с олеатом бария, способствующим образованию обратной эмульсии) [113] коагуляция водных суспензий глины, кварцевого песка и фосфатных руд существенно ускоряется при сравнительно невысокой интенсивности (0,3 вт/см ) ультразвука, тогда как применение акустических колебаний высокой интенсивности вызывает эффективное суспендирование [111]. [c.55] Из уравнений (28) и (29) следует, что при ультразвуковом эмульгировании концентрация вначале круто растет, но затем быстро достигает постоянного предельного значения Соз, т. е. устанавливается равенство скоростей процессов коагуляции и расслоения. Последнее хорошо согласуется с экспериментальными данными [115]. [c.56] Механизм и закономерности описанного явления пока не раскрыты, однако при практическом применении ультразвука для разделения жидких неоднородных систем следует учитывать возможность протекания обратного процесса. [c.56] Вернуться к основной статье