Коалесценция капель при эмульгировании

Стабилизующее действие эмульгаторов заключается в образовании на поверхности капель адсорбционной пленки, обладающей повышенной механической прочностью и гелеобразной структурой. Адсорбционные слои, обладающие известной упругостью, не допускают непосредственного контакта капель и препятствуют их слиянию (коалесценции). Капли в этом случае при столкновениях не сливаются, а отскакивают друг от друга, как упругие шарики. Благодаря этому система поддерживается в эмульгированном состоянии. [c.354]

III. Коалесценция жидкости под тарелкой непродолжительна. Величина произведения амплитуды на частоту велика. Образуемые капли легкой жидкости неоднородны и меньше, чем в режимах I и П. В зонах выше и ниже тарелки турбулентность возрастает и удерживающая способность по легкой жидкости увеличивается. При значительном увеличении пульсации происходит локальное захлебывание— режим работы колонны ближе всего соответствует режиму эмульгирования. [c.465]

В процессе эмульгирования, очевидно, происходит распад больших капель на малые под действием деформаций рассмотренных выше типов. Под влиянием полей сдвиговых и других сил жидкость перемешивается, и первоначально крупные капли становятся все мельче и мельче. По мере того как перемешивание продолжается, средние размеры частиц будут постепенно уменьшаться, если нет рекомбинации. В частности, как было показано ранее (стр. 22), размеры частиц достигают предельного минимального значения, если приняты меры по предотвращению коалесценции. [c.41]

С термодинамической точки зрения эмульсия есть двухфазная система с дисперсной фазой, содержащей микроскопические капли диаметром 0,1—100 мкм. Такие дисперсии никогда не являются полностью устойчивыми из-за того, что поверхность раздела между фазами обладает свободной энергией при соединении двух капель происходит уменьшение межфазной поверхности. Следовательно, коалесценция капель — это самопроизвольный процесс, в то время как эмульгирование требует затраты работы. Самопроизвольное эмульгирование наблюдается только в определенных системах, где две фазы предварительно взаимно ненасыщенны. Работа, необходимая для увеличения межфазной поверхности, черпается из свободной энергии смешения за счет массопереноса (см. гл. I). Истинно стабильные растворы, содержащие коллоидные мицеллы, не должны классифицироваться как эмульсии, так как они не имеют термодинамической фазы, которая может существовать отдельно. [c.75]

При содержании воды > 0,1 % расстояние между каплями сравнимы с их размерами (а 1н-100 мкм), а при содержании воды < 0,05 % расстояние между каплями велико и велико удельное сопротивление эмульсии. Под глубоким обезвоживанием понимается изменение концентрации воды от начального значения с воды > 0,1 % до конечного с воды <0,05 %. Это соответствует возможной концентрации эмульгированной воды в сырой нефти. Поэтому приемлем только способ коалесценции в электрическом поле. [c.15]

Адсорбция дифильных молекул эмульгаторов на поверхности элементов дисперсной фазы (капель битума) и их определенная ориентация с созданием адсорбционно-сольватного слоя некоторой толщины Н, защищающим капли от коалесценции при столкновениях и обеспечивающим устойчивость всей системе, являются основополагающими процессами при эмульгировании битумов воде для создания устойчивых битумных эмульсий. [c.61]

В процессе эмульгирования дисперсной фазы в дисперсионной среде одновременно протекают два диаметрально противоположных процесса диспергирование и коалесценция (слияние капель между собой). Согласно воззрениям П.А. Ребиндера процесс диспергирования внутренней фазы при получении эмульсий заключается в деформации больших сферических капель при значительных скоростях турбулентного режима течения в цилиндрики. При критических размерах цилиндрика он самопроизвольно распадается на большую и малую капли, что термодинамически выгодно, так как свободная энергия его больше, чем сумма свободных энергий большой и малой капли (поверхность цилиндра больше суммы поверхности капель). Этот процесс повторяется до тех пор, пока большая капля станет равной малой. В определенный момент времени наступает равновесный процесс слияния и дробления капель. Именно такому условию и соответствует состояние эмульсии. [c.15]

Для третьей группы назначение фильтрующего слоя принципиально меняется если в обычных фильтрах он выполняет функцию удерживающей среды, то назначение нефильтрующей загрузки в коалесцирующих фильтрах заключается в укрупнении мелких эмульгированных капель нефтепродуктов. Конструктивно коалесцирующие фильтры практически всегда объединяют с отстойником или в отстойники встраивают коалесцирующие элементы (насадки). В результате коалесценции (слияния частиц) образуются капли нефтепродуктов значительных размеров (до 5— 7 мм), и для их вьщеления из потока отстойник используют как вспомогательное устройство. [c.235]

Для удаления капелек воды из сырой нефти имеют большое значение как процесс коалесценции, так и процесс флокуляции, хотя, очевидно, первый является определяющим. Можно полагать, что в связи с очень малой концентрацией ионов в углеводородной среде, силы ионно-электростатического отталкивания частиц дисперсной фазы малы и случайные, соударения микрообъектов приводят к их слипанию. Иначе говоря, в сырой нефти должны присутствовать агрегаты капелек. Для их удаления необходимо провести флокуляцию, создавая в системе другие капли, содержащие деэмульгатор, а затем коалесценцию. Поскольку скорость коагуляции в значительной степени зависит от вязкости -дисперсионной среды, желательно осуществлять де-эмульгирование при повышенной температуре. [c.130]

Изучение большого числа двух- и трехкомпонентных смесей показало, что для всех смесей, за исключением смесей глицерина с нитробензолом, коалесценция этого остаточного количества фазы, эмульгированной в избыточной фазе, не происходит, если дисперсная фаза неполярна. Если же дисперсная фаза представляет собой полярное соединение, то наблюдается коалесценция. Так, бензол, в котором в виде мути находятся капли воды, можно осветлить после перемешивания с избытком воды. [c.501]

При экстрагировании извлекаемое вещество переходит из фазы в фазу путем диффузии. Скорость процесса переноса массы тем больше, чем больше степень диспергирования, чем чаще обновляется поверхность контакта, образованная каплями дисперсной фазы, чем больше относительная скорость движения фаз друг относительно друга. Процесс массопередачи осложнен явлениями коалесценции капель, самопроизвольного эмульгирования, конвекцией внутри капель и другими. Повышение эффективности работы экстрактора достигается сообщением потокам извне дополнительного количества энергии путем механического перемешивания, пульсаций и другими способами. [c.188]

Очевидно, что процесс коалесценции эмульгированной капли на единичной грануле загрузочного материала — вероятностный. [c.144]

Скорость и эффективность коалесценции эмульгированных нефтепродуктов на поверхности фильтрующего материала определяются характером поведения капли вблизи этой поверхности. Рассмотрим элементарный акт коалесценции единичной капли на поверхности гранулы загрузки фильтра, покрытой слоем нефтепродукта. [c.151]

Наиболее важным свойством эмульсий является их устойчивость. Эмульсии, как и другие дисперсные системы, с термодинамической точки зрения являются системами неустойчивыми. Это является вполне понятным. Представим себе, например, каплю масла диаметром в 1 см, взвешенную в воде. При разделении такой капли на более мелкие капли диаметром в 1 х (10 см) общая поверхность раздела фаз масло — вода должна увеличиться в 10< раз. В такое же число раз будет больше, следовательно, и величина междуфазной поверхностной энергии образовавшейся эмульсии по сравнению с той же величиной для исходной неэмульгированной системы, а устойчивость соответственно меньше. Поэтому получение стабильной эмульсии возможно лишь при условии значительного снижения междуфазного поверхностного натяжения на границе вода — масло, хотя и в этом случае она останется принципиально неустойчивой. В эмульсиях, стабилизованных эмульгатором, лишь немногие из сталкивающихся капель сливаются друг с другом, и очевидно, что обратная величина отношения числа случаев коалесценции к числу столкновений является мерой устойчивости эмульсии. Стабильность эмульсии не может быть абсолютной, но существуют методы, которые позволяют осуществить очень стойкое эмульгирование. Указанное отношение числа случаев коалесценции капель к числу столкновений зависит от природы защитной пленки эмульгатора на поверхности капель (см. стр. 345) и от частоты и интенсивности их соударений, которые, в свою очередь, зависят от концентрации дисперсной фазы, от температуры, условий механического воздействия, вязкости среды (высокая вязкость замедляет скорость движения капель) и от электрического заряда капель. [c.341]

В практике подготовки нефти и воды применяют метод промывки эмульсии через слой жидкости, представленной дисперсной фазой (при обезвоживании нефти — через слой воды, при удалении нефтепродуктов из воды — через слой нефти). При этом предполагают, что при прохождении эмульсии через жидкий коа-лесцирующий фильтр (контактную массу) капли эмульгированных веществ коалесцируют в нем и выделяются из эмульсии. Как отмечено в работе [22], представление о механизме этого метода ощибочно и существенных положительных результатов он дать не может. Это связано с тем, что практически невозможно диспергировать вводимую эмульсию до размеров, близких к размерам эмульгированных капель дисперсной фазы. А вероятность коалесценции капелек, находящихся внутри струи, или отдельных крупных капель дисперсионной среды жидким фильтром крайне мала. Это было подтверждено и исследованиями при фильтровании водонефтяных эмульсий через слой нефтепродуктов. Положительные результаты, полученные некоторыми авторами, можно объяснить соверщенствованием распределительных устройств в аппаратах, необходимым для реализации этого метода. [c.138]

Очистка нефтепродуктов в электрическом поле применяется недостаточно широко, хотя доказана высокая эффективность этого метода. Механизм удаления частиц загрязнений в электрическом поле обусловлен, вероятнее всего, наличием двойного электрического слоя на поверхности частиц, состоящих из высокополярных молекул и их ассоциатов. В электрическом поле такие частицы неиз(5ежно движутся к электродам. Механизм коалесценции воды в электрическом поле объясняется перераспределением нейтральных зарядов эмульгированных капель воды в диполи, которые ориентируются вдоль силовых линий поля, притягиваются друг к другу и агрегируются Достаточно крупные капли воды выпадают в отстойную зону. Процессу коагуляции микрозагрязнений и коалесценции воды способствует межмолекулярное притяжение, силы которого увеличиваются при сближении капель воды и частиц загрязнений [c.106]

Очистка нефтепродуктов в электрическом поле применяется недостаточно широко, хотя высокая эффективность этого метода доказана [33, 36]. Развитие теории очистки жидких сред от загрязнений явно отстает от практики в настоящее время созданы электроочистители разнообразных конструкций. Механизм удаления частиц загрязнений в электрическом поле обусловлен, вероятнее всего, наличием двойного электрического слоя на поверхности частиц, состоящих, как известно, из высокополярных молекул и их ассоциатов. В электрическом поле такие частицы неизбежно движутся к электродам. Механизм коалесценции воды в электрическом поле объясняется перераспределением нейтральных зарядов эмульгированных капель воды в диполи, которые ориентируются вдоль силовых линий поля, притягиваются друг к другу и агрегируются. Достаточно крупные капли воды выпадают в отстойную зону. Процессу коагуляции микрозагрязнений и коалесценции воды способствует межмолекулярное притяжение, силы которого увеличиваются при сближении капель воды и частиц загрязнений [c.277]

Давно известно, что эффективно стабилизируют эмульсии против коалесценции определенные высокодисперсные порошки. Химическая природа этих частиц является менее важной, чем их поверхностные свойства. Основные требования к ним 1) размер частиц должен быть очень малым по сравнению с размером капли 2) частицы должны иметь определенный угол смачивания в системе масло — вода — твердое. Твердые, сильно гидрофильные частицы (например, двуокись кремния в среде с pH = 10) легко переходят в водную фазу наоборот, сильно гидрофобные частицы, в частности, твердые частицы с очень длинными углеводородными цепями) переходят в масло. Эмульгирование происходит частицами с соответствующим балансом гидрофильности и гидрофобности, причем непрерывная фаза образует с поверхностью раздела острый угол. Например, окись алюминия (глинозем) способствует образованию эмульсий М/В, а газовая сажа — В/М. Такая зависимость от смачивания изучена Шульманом и Леем (1954) и Такакува и Такамори (1963). [c.113]

Если якорный компонент нерастворим, то он легко выталкивается от подвижной поверхности капель и в результате легко происходит коалесценция. Если же якорный компонент растворяется в капле, то возникает большой выигрыш в энергии, обусловленный энтропией растворения. Коалесценция, приводящая к уменьшению суммарной поверхности, требует обращения этого процесса сольватации. На практике найдено, что если якорный компонент растворим, то коалесценция обычно отсутствует и, наоборот, часто происходит спонтанное эмульгирование. Условие раствор,имости якорного компонента весьма легко выполняется, если он и дисперсная фаза низкомолекулярны. Например, привитой сополимер полп(гидроксистеариновая кпслота-п-метил-метакрилат) эмульгирует в среде алифатических углеводородов те жидкости, которые являются растворителями для полиметилметакрилата, такие, как ди(этоксиэтил)фталат, жидкие эпоксидные или мочевино-формальдегидные смолы. Этот же сополимер неэффективен для эмульгирования воды или гликолей, которые не являются растворителями для обоих его компонентов. Более того, по мере увеличения молекулярной массы дисперсной фазы быстро уменьшается допустимая степень несоответствия между ней и якорным компонентом стабилизатора. [c.80]

При исследовании причин коалесценции капель при переходе растворенного вещества из растворителя в водную фазу (см. часть IV) Льюис и Пратт сделали попытку обнаружить изменение поверхностного натяжения, сопутствующее переходу растворенного вещества из одной фазы в другую, методом висячей капли . Для этой цели капли подвешивались на конце медицинской иглы в ячейке с несме-шивающимися жидкостями в присутствии нераспределенного растворенного вещества на поверхности раздела фаз возникали частые возмущения в виде волнообразования и наблюдалась неустойчивая пульсация капель. Линии тока фиксировались по линиям преломления, причем наблюдалось, что пульсации связаны с заметной интенсивностью массопередачи. Этот эффект обычно возникает при массопередаче из органической фазы в воду, хотя в некоторых случаях он проявлялся при массопередаче в обоих направлениях. При экстракции уранилнитрата слабый эффект наблюдался только при массопередаче из воды в растворитель. Аналогичный э ект был обнаружен также на плоских поверхностях раздела, причем сопутствующие ему явления были рассмотрены Maк-Бeйнoм О самопроизвольном эмульгировании, сопровождающем массопередачу между взаимнонерастворимыми фазами, см. также Гарнер и Скелланд [c.86]

Таким образом, для моделирования коалесценции дисперсных частиц эмульсии на поверхности зернистых гидрофобных материалов необходимо рещить уравнение движения эмульгированной капли вблизи границы раздела фаз. При этом необходимо отме-158 [c.158]

Доннан и Поттс пришли к заключению, что изменение поверхностного натяжения на границе М/В связано с изменением злек- грического потенциала, происходящего вследствие избирательной адсорбции ионов. Далее они заключают, что капли эмудьгиро-1 а чного масла окружены очень вязкой, студнеобразной оболоч-тк, препятствующей коалесценции. Указания на образование еболочек вокруг капель масла, эмульгированного в солях желч- ых кислот, имеются также у Льюиса [20]. [c.335]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология