Поверхность межфазная в системах жидкость—жидкость

Гельперин Н. И., С к л о к и н Л. И., А с с м у с М. Г., Определение удельной межфазной поверхности в системах жидкость—жидкость при нормально-логарифмическом распределении капель по размерам методом [c.585]

J Несмотря па физическую реальность ПС, вызванного явлениями адсорбции и гетерогенной химической реакции, до последнего времени не было полной уверенности в его существовании. Для определения ПС наиболее часто применялись методы изучения массопередачи в стационарных или квазистационарных условиях, требующие использования правила аддитивности. Учитывая сложность явлений на межфазной поверхности в системах жидкость — жидкость, надежное определение малых значений ПС по правилу аддитивности можно поставить под сомнение. Так, поверхностное сопротивление, обнаруженное в работах [56—58], пе подтвердилось другими [59, 60]. [c.389]

Ковалев Ю. П., Каган С. 3., Межфазная поверхность в системах жидкость— жидкость при механическом перемешивании, сб. Процессы жидкостной экстракции и хемосорбции , Труды П Всесоюзного совещания по жидкостной экстракции и хемосорбции, изд, Химия , 1965, стр. 43. [c.687]

МЕЖФАЗНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ В СИСТЕМАХ ЖИДКОСТЬ-ЖИДКОСТЬ ПРИ МЕХАНИЧЕСКОМ ПЕРЕМЕШИВАНИИ [c.43]

Разработана (138] методика, определения межфазной поверхности в системах жидкость—жидкость с использованием лазера. Это позволяет проводить" измерения при строго монохроматическом пучке света, что повышает точность надежность опытных данных. [c.92]

Опыты 16] показали, что уменьшение d p пропорционально и,-о.б также указывает на иной характер зависимости среднего диаметра капель от скорости потока. Трудность поиска обобщающих уравнений для расчета среднего диаметра капель обусловлена рядом факторов. Прежде всего это связано с существенной ролью в механизме диспергирования пристенных слоев жидкости и с наличием в реальных аппаратах застойных зон, где коалесценция превалирует над актами дробления. Немаловажную роль играют и адсорбционные явления на поверхности капель, изменяющие их межфазное натяжение. Поэтому при определении среднего размера капель или удельной поверхности контакта фаз системы жидкость—жидкость наиболее надежные результаты могут дать опыты, проведенные на модели аппарата, условия работы которой максимально приближены к реальным. [c.61]

Адсорбция на однородной плоской поверхности раздела фаз. Уравнение изотермы Гиббса. Однородная плоская граница раздела фаз образуется при контакте двух жидкостей или жидкости с газом, и адсорбция происходит в поверхностном слое между ними. В связи с этим целесообразно рассмотреть более подробно межфазную границу жидкость — жидкость и жидкость — газ. Ранее отмечалось, что в реальных системах локальные свойства при переходе от одной фазы к другой изменяются не резким скачком, а постепенно. Условно характер изменения свойств [c.52]

Развивается общая строгая теория избыточной поверхностной энтропии и энергии для бинарной системы жидкость—жидкость. Особое внимание уделяется подбору подходящих разделяющих поверхностей Гиббса и тому факту, что энергия и энтропия определяются только с точностью до аддитивной константы. Последующее рассмотрение приводит к выбору чистых жидкостей в качестве стандартных состояний для систем, в которых низка взаимная растворимость. Такой выбор приводит к простым выражениям для поверхностной энергии и энтропии, которые допускают интерпретацию в терминах структуры межфазной поверхности, градиентов концентраций и молекулярных сил. В частном случае, когда низка взаимная растворимость, результатом являются выражения [c.63]

Термодинамическая теория капиллярности Гиббса положила начало громадному числу исследований как экспериментального, так и теоретического плана, направленных на выяснение структуры межфазных поверхностей. В научном плане важной частью этих исследований являются бинарные системы жидкость—жидкость. В таких системах возможно измерить поверхностное натяжение и его производные по температуре и давлению, а также изучить диффузность межфазной поверхности оптическими методами. Теоретическая интерпретация этих результатов с использованием статистико-механических моделей различной степени приближения была развита рядом авторов и мы упомянем некоторых. Важно отметить, что все такие исследования требуют обращения к термодинамике, т. е. к методам Гиббса, как только мы доходим до связи теоретических моделей с наблюдениями, которые могут быть сделаны в лаборатории. [c.64]

Диспергирование в системах жидкость—жидкость, газ-жидкость применяется для создания развитых межфазных поверхностей Р, обеспечивающих высокую интенсивность тепло- и массообменных процессов. В этом случае в пропускной способности кР поверхностной стадии процесса переноса прежде всего существенно увеличивается Р кроме того, диспергирование часто сопровождается также повыщением коэффициента тепло-или массопередачи к. Для указанных выше дисперсных систем размер капель (пузырьков), их распределение по размерам и межфазная поверхность являются важными технологическими факторами при организации процессов переноса и расчете тепло- и массообменных аппаратов. [c.461]

Диаметр капель (пузырьков) О связан с удельной межфазной поверхностью а (м /м ) и объемной долей дисперсной фазы ф [(л<з дисперсной фазы)/(л<з объема системы)]. Эту связь можно выявить из следующих соображений, например, для системы жидкость—жидкость. Заменим неодинаковые по размерам капли, находящиеся в 1 м эмульсии, на п шарообразных капель с теми же суммарной поверхностью и объемом тогда средний объемно-поверхностный диаметр таких капель 0 2 определяется соотношениями [c.461]

Эффективная энергия активации гетерогенных реакций в системах жидкость — жидкость обычно не превышает 30 ккал/моль, однако наиболее часто встречающаяся величина лежит в пределах 9—15 ккал/моль. Данные об энергии активации адсорбции и десорбции на межфазной границе двух жидкостей в литературе отсутствуют. Однако если рассматривать процессы на твердой поверхности, то энергия активации физической адсорбции измеряется несколькими сотнями малых калорий на моль. Таким образом, при физической адсорбции должен существовать десорбционный барьер, численно равный теплоте адсорбции [96]. Энергия активации процессов хемосорбции на твердых поверхностях может достигать значений, характерных для химической реакции. [c.397]

Извлечение целевых компонентов как из жидкостей, так и из твердых пористых тел нередко называют экстракцией (иногда экстрагированием) без уточнений или с добавлением жидкостная , жидкофазная , в системе жидкость—жидкость , из твердого тела , в системе твердое тело—жидкость . Возможно, это связано с формальным сходством уравнений материального баланса и методов расчета процессов в статических условиях с использованием прямоугольных и треугольных диаграмм. Между тем кинетика процессов в системах жидкость—жидкость и твердое тело— жидкость существенно отличается. Например, в системе -жидкость— жидкость межфазная поверхность зависит от гидродинамических условий в аппарате, а в системе твердое тело—жидкость она формируется на предшествующей операции измельчения и от гидродинамики не зависит. [c.50]

Имеется и другое доказательство в пользу сетчатой структуры [241. В защитном слое непредельной эмульсии иногда присутствуют молекулы ВМС, не соприкасающиеся с поверхностью раздела фаз. Доказывается это опытами по адсорбции на капельках разбавленной эмульсии, которую определяли но понижению межфазного натяжения в системе жидкость — жидкость до и после эмульгирования. В ряде случаев адсорбировалось такое количество ВМ ПАВ, которое не могло разместиться на поверхности даже нри насыщенном мономолекулярном слое. [c.424]

Характерным свойством коллоидных ПАВ является их способность адсорбироваться на поверхностях раздела двух фаз жидкость — газ, жидкость — жидкость или жидкость — твердое тело. Природа поверхности в результате адсорбции радикально изменяется, и наиболее общим следствием этого процесса является понижение межфазного натяжения. В случае системы жидкость — газ или жидкость — жидкость межфазное натяжение можно измерить и на основании полученных данных вычислить величину адсорбции (или, точнее, поверхностный избыток) с помощью хорошо известного уравнения адсорбции Гиббса, выражающего термодинамическую зависимость между этими двумя величинами. Следует, однако, заметить, что это фундаментальное уравнение имеет различный вид в зависимости от природы ПАВ, а именно в зависимости от того, являются ли они электролитами или нет. Вывод различных вариантов уравнения Гиббса и их применимость будут рассмотрены во втором разделе этой главы. [c.200]

Необходимость разработки множества типов и вариантов сорбционных колонн объясняется следующим. Экстракционные колонны работают в основном на системе жидкость — жидкость, в которой необходимая длительность массообмена, протекающего на межфазной поверхности, не превышает двух-трех минут. Поэтому для экстракции достаточно нескольких типов колонн. Продолжительность же процессов ионного обмена колеблется в пределах от нескольких минут до сотен часов, а переработке часто подвергаются пульпы и мутные растворы, а также растворы с очень малым содержанием извлекаемого вещества. Все это требует специального подхода к аппаратурному оформлению, поэтому для сорбционных процессов разработано и применяется большое число разновидностей колонн, рассмотренных ниже. [c.91]

Если капля жидкости покоится на поверхности, не смачиваемой этой жидкостью, то она сплющивается под действием тяготения. Однако поверхностное натяжение удерживает каплю от бесконечного уплощения, поскольку уплощение означает увеличение площади поверхности. Таким образом, степень уплощения можно использовать для измерения поверхностного натяжения. Это кажущееся простым измерение в некоторых случаях удается провести, но оно осложняется тем, что важными параметрами являются вес и размер капли и что в данном случае приходится рассматривать еще одну поверхность — поверхность между жидкостью и твердой подложкой. Химический потенциал молекул на поверхности раздела между лсидкостью и твердым веществом отличается от химического потенциала молекул на поверхности раздела жидкость — газ. Количество работы, необходимое, чтобы увеличить эту поверхность раздела на один квадратный сантиметр, называется межфазным натяжением. Низкие межфазные натяжения в системах жидкость — твердое вещество приводят к растеканию, нли смачиванию. Высокие межфазные натяжения вызывают образование капель. [c.54]

При экстракции в системе жидкость — жидкость межфазная поверхность определяется размером дисперсных частиц и объемной долей дисперсной фазы в аппарате или его удерживающей способностью. [c.90]

Эти результаты подтверждаются независимыми опытами по передаче турбулентности через межфазную поверхность [8]. При массопереносе в системе жидкость — жидкость с плоской межфазной поверхностью (в диффузионной ячейке) скорость процесса зависит от интенсивности перемешивания, причем безразлично, какую из фаз перемешивать — органическую или водную, так как тур- [c.124]

Основные исследования коэффициентов массопередачи в системе жидкость—жидкость многими учеными сначала проводились в так называемых диффузионных ячейках [12, 27, 77], где точно определена межфазная поверхность процесса и относительная скорость движения обеих фаз. На рпс. У1-13 представлен такой аппарат Леви [42]. Поверхность раздела фаз имеет форму кольца и расположена между перегородками 9 и 10. У каждой мешалки свой привод, поэтому можно регулировать турбулентность в обеих фазах. Массообмен может осуществляться в неустановившемся, периодическом процессе или, в случае течения двух фаз, в непрерывном процессе. [c.326]

Кинетику превращений в системе жидкость (газ) — жидкость рассмотрим на примере абсорбции газа жидкостью с одновременной химической реакцией, считая, что реакция проходит только в жидкой фазе. До сих пор для количественного описания таких превращений широко используется пленочная теория Льюиса и Уитмена. Согласно этой теории, по обе стороны межфазной поверхности газ —жидкость существуют ламинарные пограничные пленки. Несмотря на то, что пленочная теория гидродинамически обоснована только для газа, она проста и удобна в применении. Предполагается, что вне пределов пограничных плепок изменения концентраций реагентов в направлении, перпендикулярном к межфазной поверхности, отсутствуют, а на поверхности контакта фаз между концентрациями абсорбируемого компонента в жидкости и в газе устанавливается динамическое равновесие. В состоянии такого равновесия зависимость между парциальным давлением газообразного компонента и его концентрацией в жидкой фазе выражается законом Генри. Принятая модель процесса используется при изотермических условиях его проведения. [c.250]

Размеры реакторов для проведения гетерогенных реакций в системе газ — жидкость в первую очередь зависят от величины межфазной поверхности. Обычно на практике широко применяют абсорбционные колонны с насадкой, величина межфазной поверхности которой определяется, исходя из удельной поверхности насадки и допустимой скорости газов. [c.149]

Межфазную поверхность системы газ — жидкость [c.155]

Для определения величин межфазной поверхности в системах жидкость — жидкость широкое распространение получили методы светопросвечивания [115, 116, 132—138] и седиментации [139—142]. [c.90]

Исследование процесса образования пузырей и капель при истечении жидкостей или газов из отверстий и сопел имеет исключительно важное значение для разработки научно-обоснованных методов расчета колонных аппаратов, в которых межфазная поверхность создается путем диспергирования жидкости или газа. Механизм образования пузырей и капель чрезвычайно спожен и определяется очень большим числом параметров. Параметры, влияющие на процесс образования пузырей, можно подразделить на конструктивные, параметры, связанные со свойствами газов и жидкостей, и режимные параметры. К первому классу относятся диаметр, форма, ориентация и конструкция сопла, а также материал, из которого он изготовлен. Кроме того, чрезвьиайно важным конструктивным параметром для образования пузырей, является объем газовой камеры, из которой происходит йстечение газа в жидкость. К параметрам, связанным со свойствами выбранной системы, можно отнести поверхностное натяжение на границе раздела фаз, плотность и вязкость жидкости и газа, угол смачивания и скорость звука в газе. И, наконец, режимные параметры включают объемный расход диспергируемой фазы, величину и направление скорости сплошной фазы, высоту уровня жидкости в колонне, перепад давления в сопле и температуру. Не все названные параметры равноценны и одинаково важны для процессов образования капель и пузырей, однако большинство оказывает существенное влияние на величину отрывного диаметра и частоту образования диспергируемых частиц. [c.48]

Кюнне [11б] подробно исследовал гидравлику противоточных колонн с насадкой из орошаемых пластин. Опыты были проведены при комнатной температуре и атмосферном давлении с применением системы воздух—вода. Кюнне приводит методику измерений и предлагает метод расчета гидравлического сопротивления и верхней предельной нагрузки по газовой фазе. Один из методов экспериментального определения площади межфазной поверхности в системе газ—жидкость для пленочных колонн предложен Антоновым с сотр. [11 з]. [c.49]

С конца 1960-х годов ситуация стала изменяться. Тонкий органический синтез постепенно, но неуклонно становился все более каталитическим в полном смысле этого слова. Он стал осушествлять-ся на поверхности раздела фаз жидкость/жидкость, жидкость/твердая фаза и жидкость/иммобилизованный катализатор межфазного переноса/жидкость. Межфазный катализ (МФК) оказался одним из наиболее простых и экономичных путей интенсификации производства широкого круга органических продуктов. Он исключил дорогостоящие растворители (спирты, эфиры, диоксан и т. д.) и взрыва- и пожароопасные реагенты, оказался нетребовательным к аппаратному оформлению процессов, позволил перейти к проточным системам непрерывного производства, а главное — резко увеличил скорость и селективность реакций. [c.247]

Недостатки такой модели легко видны, даже если принять положение об обновлении поверхности, особенно при отсутствии поверхностного сопротивления. В этом случае можно принять, что на границе раздела фаз существует равновесие концентраций- и всех сил, действующих на поверхности раздела фаз, а также постоянство температуры. Одна из упомянутых сил, а именно межфазное натяжение, в определенной степени характеризует межфазную границу. Если на поверхностное натяжение влияет процесс массопередачи, равновесие сил будет нарушено и в результате возникает движение на межфазной поверхности. Такое движение, называедюе далее спонтанной межфазной конвекцией, передается к прилегающим слоям, что в свою очередь оказывает влияние на скорость массопередачи. В этом случае число Рейнольдса в фазе не определяет пщродинами-ческих условий в слоях, прилегающих к поверхности. Соответственно нарушается корреляция, выражаемая уравнением (1). Это утверждение справедливо по отношению к большинству зависимостей, предложенных для экстракции в системе жидкость — жидкость. Обычно такие корреляции оправдываются только в узком интервале изменяемых параметров п зависят не только от размера и типа аппарата, но также и от системы. [c.205]

Наблюдение Льюиса и Пратта стимулировало дальнейшие исследования главным образом потому, что оно было сделано ири изучении массопередачи при экстракции в системе жидкость — жидкость. Было показано, что подобные явления могут существенно влиять на скорость массопередачи в любых процессах, где имеется свободная межфазная поверхность. С этих пор исследование их природы, условий возникновения и влияния на массопередачу стало первостепенно важныл . [c.207]

При определенных условиях, в системах жидкость — жидкость, даже в состоянии покоя, может возникнуть спонтанная межфазная оивокция достаточной интенсивности, приводящая в слоях в непо- родственной близости к поверхности ра.здела фаз к состоянию, напо-зшпающему турбулентность и, таким образом, обладающему некоторыми чертами свойственными межфазным явлениям, связанным с вынужденной конвекцией. [c.209]

Позднее Линде использовал споры грибка (ustilago zeal) для Того, чтобы сделать потоки видимыми при боковом просмотре [39]. Циркуляционные, четко ограниченные ячейки были ясно видны в системе жидкость — газ, например при десорбции этанола в воздух из 40%-ной смеси этанол — вода (при десорбции массоперенос всегда происходит из фазы с более высокой вязкостью и меньшим коэффициентом диффузии), а также в системе жидкость — жидкость (фото 6.6). Разница в кривизне поверхности раздела фаз указывает на наличие градиента межфазного натяжения. [c.232]

Следуя обобщению Абрамзона и Когана [38], реакция почти полностью протекает в водной фазе, если в реакции в системе жидкость — жидкость принимают участие ионные и неионные реагенты. На этом основании Мансури и Мадден приняли, что процесс восстановления происходит в водной фазе. Затем они предложили две возможные модели для объяснения своих результатов. Одна из них включает массопередачу, сопровождаемую быстрой реакцией псевдопервого порядка, согласно другой,— процесс определяется массопередачей. Последняя кажется более вероятной. С другой стороны было выведено уравнение скорости процесса, отражающее прямую пропорциональную зависимость между скоростью восстановления и поверхностью контакта фаз. Затем они предложили использовать этот метод для измерения поверхности контакта фаз, однако это предложение весьма сомнительно. Прямая пропорциональность между скоростью восстановления и межфазной поверхностью требует, чтобы коэффициент массопередачи был постоянным. Сложная зависимость коэффициента от межфазных явлений и вза- [c.373]

Бояджиев Л., Е л е н к о в Д., Массопередача в системе жидкость—жидкость при турбулентном течении. Межфазная поверхность в экстракторе типа Вентури, Изв. ин-та общ. и неорган. химии Бълг. АН, 3, 147 (1965). [c.707]

Типичные системы, взаимодействующие в условиях МФК, представляют собой двухфазные системы жидкость-жидкость с четкой границей раздела фаз [13, 14]. В случае межфазного дегидрохлорирования полимеров ВХ это достигается использованием водных щелочных растворов и не растворяющих воду полярных растворителей, например, о-дихлорбензола [9], нитробензола [15-17]. Именно в таких системах из ПВХ, сополимера винилхлорида с винилацетатом (ВХВА), сополимера винилхлорида с винилацетатом и виниловым спиртом (ВХВАВС) в присутствии четвертичных аммониевых солей (ЧАС) и спиртов, увеличивающих активность ЧАС в реакциях дегидрохлорирования хлоругле-водородов [18, 19], под действием водных растворов щелочей получены поливинилены с высокой степенью кристалличности, не достигаемой никакими другими способами [15-17] (табл. 1). Конверсия полимера и соотношение аморфной и кристаллической фаз зависят от природы всех компонентов системы. Увеличение длины углеводородного радикала в катионной части ЧАС ведет к повышению его липофильности и росту конверсии в процессе дегидрохлорирования. Небольшие ионы типа тетраметил аммониевых практически не активны в случае дегидрохлорирования ПВХ и мало активны в случае сополимеров ВХ. Существенную роль играет и природа аниона ЧАС. При одинаковой катионной части каталитическая активность (А1к)4КНа1 уменьшается от хлорида к иодиду. При этом активность катализатора связана не с липофильностью галогенидов, которая уменьшается в ряду Г > Вг > СГ [20], а определяется, вероятно, размерами ионов. Для галогенидов они составляют 2.20А, 1.81 А и 1.96А, соответственно. Большой размер аниона способствует уменьшению его адсорбции на поверхности раздела фаз. [c.130]

Скорость установления равновесия в системе жидкость—жидкость зависит от межфазного поверхностного натяжения, вязкости используемых жидкостей, поверхности соприкосновения фаз и концентрации растворенного вещества. В работе [3] отмечалось, что время, необходимое для проведения процесса распределения, определяется суммой времен перемепгивания (2 мин.) и расслаивания (2 мин.). [c.44]

Наибольщее распространение в литературе получила модель обновления поверхности, предложенная Кишиневским [16, 17] и Данквертсом [18]. В основе этой модели лежит представление о непрерывной замене элементов жидкости (или газа), прилегающих к межфазной поверхности, новыми элементами, поступающими на поверхность вследствие турбулентного перемешивания. В течение промежутков времени, когда элемент пребывает на поверхности, процесс массопередачн описывается, как и в теории Хигби, уравнением нестационарной диффузии в полубесконечной неподвижной" среде. Для характеристики интенсивности обновления вводится понятие среднего временл пребывания элементов жидкости на поверхности Дт. Первоначально такая картина была предложена -для описания массообмена в системах жидкость — газ, однако в дальнейшем ее стали использовать и для описания других систем, в частности систем жидкость — твердая стенка [19]. [c.173]

Поверхностно-активные вещества (ПАВ)— химические сое-дписния, сиособные адсорбироваться на поверхности раздела фаз жидкость — твердое тело , жидкость — газ , жидкость — жидкость и т. д. и существенно изменять физико-химические свойства системы, в первую очередь поверхностное (межфазное) натяжение. Такое явление определяется ассиметричным, ди-фпльным характером молекул поверхностно-актпвного вещества, состоящих из полярной (гидрофильной) и неполярной (гидрофобной) групп. [c.189]

Т h о m р S о п D. W., Ind. Eng. hem., Fund., 9, 243 (197b). Влияние подвижности межфазной поверхности на массопередачу в системах жидкость—газ (при воздействии градиентов поверхностного натяжения и плотности и в присутствии поверх-ностно-активных веществ в условиях абсорбции и десорбции различных газов). [c.290]

С, которые называются изотермами поверхностного натяжения. Наиболее характерные изотермы поверхностного натяжения для систем жидкость— жидкость приведены на рпс. 22. Увеличение концентрации ПАВ приводит к снижению поверхностного натяжения обычно лишь до определенного предела (рис. 22, а, в). Чем более активно вещество, тем более резко снижается поверхностное натяжение при его добавлении в одну из фаз. В некоторых системах, например, толуол — вода — циклогексиламин (ПАВ), увеличение концентрации приводит к снижению а до нуля, так как ПАВ неограниченно смешипаетсй с жидкостя.ми обеих фаз. При этом криволинейный участок изотермы (график б) отражает процесс адсорбции ПАВ на межфазной поверхности, а прямолинейный процесс уменьшения различия в полярностях фаз. [c.67]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология