Массоотдача поверхностно-активных веществ

Рассмотрим ограничения, накладываемые на выполнение формулы аддитивности, более подробно. Выполнение условия равновесия (4.5) на границе раздела фаз у большинства исследователей не вызьшает сомнения, поскольку процессы, протекающие на поверхности раздела фаз при физической абсорбции и экстракции — сольватация, десольватация, изомеризация и т. п., имеют скорости, значительно превышающие скорость массообмена. Однако в ряде работ по массообмену в аппаратах с плоской границей раздела фаз и с механическим перемешиванием в каждой из фаз авторы обнаружили отклонение от формулы аддитивности, обусловленное, как они предположили, поверхностным сопротивлением. В работе [221] приведен критический обзор основньгх исследований, в которых, по мнению авторов, было обнаружено поверхностное сопротивление в системах жидкость - жидкость. В этих работах частные коэффициенты массоотдачи определялись косвенным методом с погрешностью, большей чем отклонение от формулы аддитивности. Кроме того, в некоторых работах обнаружены методические ошибки. Для проверки формулы аддитивности требуются более точные методы определения частных коэффициентов массоотдачи (см. раздел 4.4). Поверхностное сопротивление массотеплообмена мало изучено. Одним из возможных механизмов является экранирование поверхности поверхностно-активными веществами (ПАВ) [222-224]. К обсуждению роли поверхностного сопротивления мы будем возвращаться в последующем изложении. [c.171]

Влияние поверхностного натяжения. Прежде некоторые исследователи полагали, что поверхностное натяжение влияет на коэффициент массоотдачи в жидкой фазе. Это мнение основывалось на опытах, в которых поверхностное натяжение уменьшали добавкой поверхностно-активных веществ (ПАВ). [c.119]

По данным ОПЫТОВ, в отсутствие поверхностно-активных веществ жидкость перемешивается при перетекании с шарика на шарик. Однако нет уверенности в полноте этого перемешивания. Шариковые колонны применяют исключительно для изучения массоотдачи в жидкой фазе. [c.165]

Из выражений для конвективной и молекулярной диффузии видно, что интенсивное перемешивание ускоряет достижение равновесия вследствие увеличения поверхности раздела фаз и коэффициента массоотдачи. Однако в ряде случаев при экстракции большое значение, могут приобрести сорбция и десорбция поверхностно-активных веществ (ПАВ) на границе раздела фаз. Поверхностно-активными веществами могут быть как примеси, так и сами экстрагенты и экстрагируемые вещества. Поэтому [c.199]

Определение фазы, кинетика массообмена в которой лимитирует процесс массопередачи, является обязательным условием при конструктивном и технологическом оформлении ректификации. В зависимости от контролирующей фазы ректификации по-разному сказывается влияние различных факторов на эффективность разделения и очистки веществ. К их числу в первую очередь следует отнести влияние давления (температуры) на кинетику процесса [54], влияние распределения жидкости по насадке на ВЕП [55], влияние поверхностно-активных веществ [56] и др. Кроме того, расчленение общего коэффициента массопередачи на коэффициенты массоотдачи является необходимым этаном при обобщении экспериментального материала по ректификации различных веществ. При этом совершенно четко выявляется влияние гидродинамических режимов и физических свойств фаз, а также конструктивных элементов аппарата на скорость массоотдачи в каждой фазе. [c.93]

Скорость массопередачи. Если капля не осциллирует и на ее поверхности не адсорбированы поверхностно-активные вещества, величина коэффициента массоотдачи, вероятно, находится в пределах значений, получаемых по уравнениям (V, 88) и (V, 89). Критерий Пекле равен [c.215]

Поверхностно-активные вещества стремятся сделать капли более жесткими, в результате чего, в отличие от чистых систем, капли больших размеров ведут себя скорее как твердые сферические частицы. Это приводит к изменению диффузионного механизма в самой капле и в пограничном слое сплошной фазы. В связи с отмеченными трудностями не удивительно, по-видимому, что пока еще не удалось разобраться в характере движения среды и диффузионных механизмов в той мере, в какой необходимо для количественного описания процесса массоотдачи к единичным каплям и от капель, не говоря уже о закономерностях работы распылительных колонн промышленного назначения. Разрабатываемая теория, однако, содержит некоторые полезные указания и определенные ограничения. [c.260]

Однако на п могут оказывать влияние некоторые факторы, воздействующие на явления в непосредственной близости к поверхности раздела фаз. Так, обнаружено понижение п для массоотдачи в жидкой фазе при добавке поверхностно-активных веществ (с. 105) и возрастание п при возникновении поверхностной турбулентности (с. 109). [c.95]

При исследовании массоотдачи в жидкой фазе существенным является непрерывный проток жидкости через сосуд с выводом жидкости непосредственно у свободной ее поверхности, так чтобы эта поверхность постоянно обновлялась. В противном случае (при работе без протока или с протоком, но с отводом жидкости из основной ее массы) значения Рж могут быть сильно занижены вследствие накопления на поверхности поверхностно-активных веществ, практически всегда присутствующих в неконтролируемых количествах. Это явление наблюдалось для воды и водных растворов и отмечалось даже для водного бидистиллата [111]. [c.139]

Исследование влияния поверхностно-активных веществ на межфазную поверхность (методом деполяризации поляризованного луча света) и на массоотдачу в жидкой фазе на ситчатых тарелках проведено А. И. Родионовым и У. Шабданбековым . Доп. пер. [c.226]

Вопрос о том, может ли граница раздела фаз оказывать дополнительное сопротивление массопереносу, неоднократно обсуждался в литературе [36—40]. Обзор Брауна [41] почти полностью посвящен влиянию поверхностно-активных веществ на скорость переноса вещества через межфазную границу. Хотя механизм влияния ПАВ на скорость массопередачи остается до конца не выясненным, тем не менее большинство исследователей приходит к выводу, что дей- i ствие ПАВ заключается в изменении гидродинамической остановки возле границы раздела фаз, т. е. способствует уменьшению коэффициентов массоотдачи. Последнее проявляется как дополнительное сопротивление массопередаче, но ничего общего с сопротивлением межфазной границы не имеет. Если это действительно так, то ПАВ не должны оказывать влияния на кинетику массопередачи в непере-мешиваемых двухфазных системах. Однако Витакер и Пигфорд [42] обнаружили сопротивление межфазной границы при абсорбции SO неподвижной водной фазой и отнесли его за счет присутствия поверхностно-активного хромотропного индикатора. Одним из возможных объяснений механизма влияния этого ПАВ, по мнению авторов, является образование электрических слоев на границе раздела фаз, оказывающих тормозящее действие переносу вещества. Вопрос о механизме этого торможения остался неясным. [c.386]

Механизм такого снижения коэффициентов массоотдачи в газовой фазе по сравнению со значениями, предсказываемыми теорией конвективного массопереноса, еще не достаточно изучен. Можно предположить, что это является следствием образования на границе раздела фаз энергетического или механического барьера из адсорбированного слоя молекул растворимых или нерастворимых веществ, обладающих поверхностно-активными свойствами. Влияние поверхностно-активных веществ (ПАВ), специально вносимых в жидкую фазу в небольших количествах, на скорость массопередачи исследовалось неоднократно [5]. Такое влияние в основном является негативным, однако при некоторых видах ПАВ может приводить и к ускорению массопередачи. Уменьшение скорости массопереноса при добавках ПАВ происходит не только вледствие изменения гидродинамических условий, в частности подавления циркуляции внутри капли или пузыря. Разработана модель [16], согласно которой растворимые ПАВ адсорбируются поверхностью капли или пузыря и накапливаются в кормовой ее части в количествах, достаточных для создания межфазного сопротивления или барьера. Присутствие не растворимых в воде веществ также может способствовать уменьшению скорости массопереноса. В [48] отмечается, что скорость испарения воды в пузырек падала в несколько раз, когда в воде присутствовали капельки не растворимого в ней ундекана, которые могли захватываться всплывающим пузырьком и экранировать его поверхность. Однако в настоящее время нет ответов на вопросы о том, могут ли незначительные количества ПАВ или загрязнений, содержащихся в обычных жидкостях, создать на поверхности [c.286]

В агшаратах с мешалкой капли и газовые пузыри в жидкости, содержащей поверхностно-активные вещества, образуются в зоне вращения мешалки и попадают в основной объем с таким размером, при котором их форма остается сферической и не зависит от гидродинамической обстановки в основном рабочем объеме агшарата. Таким образом, коэффициент массоотдачи от таких капель и пузырей мало чем отличается от такового для твердьк частиц. [c.598]

Это явление сопровождается также спонтанным эмульгированием, пульсированием и волнообразованием на поверхности раздела фазТакая активность поверхности приводит к увеличению скорости массопередачи вследствие возрастания величины к (по сравнению со значением коэффициента массоотдачи к при стабильной межфазовой поверхности) и увеличения поверхности массопередачи. В некоторых случаях скорость массопередачи возрастает в десять раз и более >74 Часто отмечается, что межфазовая турбулентность возникает только при определенном направлении массопередачи и заметно подавляется поверхностно-активными веществами. Этот эффект влияет также на производительность экстрактора [c.203]

Критическое число Рейнольдса R kp при пленочном течении. С увеличением плотности орошения в жидкостной пленке ламинарно-волновое течение постепенно переходит в турбулентное. В связи с этим можно говорить об области пег рехода в турбулентное течение и нет смысла ожидать точного значения числа Рейнольдса Кекр, характеризуюш,его этот переход, что в известной мере объясняет колебание опытных значений (Кекр = 400 3200) у различных исследователей [13,101, 106,118,136,1371. Численное значение R kp обычно фиксируется по характерному излому кривых средних параметров движения пленки и коэффициентов тепло-и массоотдачи в зависимости от числа Рейнольдса Re. Для гравитационных пленок неослабленных жидкостей, орошающих гладкие вертикальные поверхности, большинство авторов получили значение Renp = 1600. По данным опытов [14, 40, 105, 1181, значение Re p зависит от шероховатости орошаемой поверхности стенки, добавки поверхностно-активных веществ в нормальные жидкости, а также концентрации раствора, дающего осадок соли на поверхности стенки. [c.24]

Принцип аддитивности сопротивлений не может быть использован, пока надлежащим образом не определены все сопротивления. Если на границе раздела фаз имеется поверхностно-активное вещество, то разумеется, нужно учитывать диффузионное сопротивление поверхности раздела. Кроме того, при наличии поверхностно-активного вещества возможны изменения к или ку либо обоих коэффициентов одновременно. Даже когда поверхность является чистой, под воздействием массопередачи может возникнуть поверхностная турбулентность, которая значительно повышает коэффициенты массоотдачи в одной или в двух находящихся в контакте фазах. Оулэндер [119] установил, что поверхностная турбулентность приводит к четырехкратному повышению скорости [c.207]

Чтобы устранить волны и, тем самым, обеспечить воспроизводимость данных по массоотдаче в пленке, многие специалисты добавляют в воду поверхностно-активные вещества. К сожалению, относительно небольшой объем проведенных исследований не позволяет судить о характере влияния этих добавок иа закономерности течения пленки, начальный момент образования волн и на переход к турбулентному течению. [c.234]

Роль поверхностно-активного вещества сводится к подавлению или устранению процесса образования волн межфазное сопротивление, вызванное добавлением этого вещества, вероятно, несущественно или, во всяком случае, оно сказывается значительно меньше, чем тот эффект, который обусловлен устранением пульсаций. Эммерт и Пигфорд [47 ] и Хикита нашли, что добавление небольших количеств поверхностно-активных веществ способствует уменьшению коэффициента на 30—50 %. Воздействие ПАВ не приводит к исчезновению волн, когда пленочное течение при высоких расходах воды становится турбулентным. Изучена природа волн возмущений на поверхности пленки, которые приводят к повышенным скоростям массоотдачи [165, 221, 5, 171]. [c.237]

В очень большом числе сообщений приводятся результаты измерения скорости массообмена между отдельной сферической частицей и потоком жидкости. С этой целью используют методики с сублимацией твердого вещества, с испарением жидкости в газ и с растворением твердого вещества или жидкости в жидкости. По-видимому, отсутствуют публикации исследований, посвященных изучению абсорбции газа единичными сферическими частицами в условиях, когда процесс лимитируется сопротивлением в газовой фазе. Подавляющая часть данных относится к испарению капель чистых жидкостей, поскольку экспериментальная методика проста, и небольшие капли (или капли большего размера с поверхностно-активным веществом) ведут себя как жесткие сферические частицы. Кроме того, значительный объем информации по теплоотдаче к сферическим частицам может быть в общем случае распространен на массоотдачу путем замены числа Нуссельта на k dJD и числа Рг на число S . [c.247]

Большое число специалистов изучало массоотдачу от единичных пузырей или к ним при свободном всплывании в жидкости. Для нахождения теоретических выражений по зависимости была использована потенциальная теория течения при учете циркуляции в пузыре, эксцентриситета искажений пузырей, сферических шапок, свойственных очень крупным пузырям, и тенденции малых количеств поверхностно-активных веществ собираться на нижней поверхности поднимающегося пузыря. Эти подходы кратко обобщены в статье [22]. (См. также книгу [133] и теоретическое исследование поведения локальных и средних коэффициентов, выполненное Оэлрихом и др. [163].) [c.267]

Массообмен одиночных капель (пузырей) с ламинарным посту-пахельньпл потоком жидкости. Циркуляционное движение среды внутри газового пузыря или капли приводит к значительному снижению торможения обтекающей жидкости на поверхности и тем самым интенсифицирует массообмен в несущей фазе. Наличие поверхностно-активных веществ в некоторых случаях затормаживает поверхность раздела и тем самым циркуляционное движение внутри капли, в результате чего коэффициент массоотдачи во внещней фазе снижается и приближается к значениям, характерным для твердых частиц. [c.380]

Для экстракции с химической реакцией трудно представить, что в некоторой области концентрации Со = а+6Св, где Со и Св — аналитические концентрации экстрагируемого элемента или одного вещества, существующего в разных молекулярных формах в одной или обеих фазах. Кроме того, в случае применения уравнений массопередачи с частными коэффициентами возникает противоречие между представлением о свойствах поверхностных слоев и уравнениями массопередачи. Из самого уравнения массоотдачи следует, что в равновесии (/ = 0) концентрация в поверхностном слое равна концентрации в объеме. Однако А. И. Русанов [49] показал, что концентрация в поверхностных мономолекулярных слоях значительно отличается от концентрации в объеме. В равновесии активности в мономолекулярном слое и объеме раствора равны. Поэтому, так же как предлагает Трейбал [27j для массопередачи из объема в объем, в работе [48] предложено использовать разности активности в качестве движущей рилы при массопередаче из объема к поверхностному слою или из этого слоя в объем. Примеры применения уравнений с активностями нами не найдены. Так [же как и при использовании уравнения с общими коэффициентами массопередачи, это связано с трудностью определения активности, особенно в поверхностном слое. [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология