Эмульгирование необходимая энергия

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]

В результате свободного проникания вихрей на границе двух фаз происходит эмульгирование жидкости в непрерывно изменяющемся направлении. В этой части системы отдельные порции жидкости представляют собою попеременно то сплошную фазу, то распыленную. Поверхность контакта фаз увеличивается благодаря эмульгированию. Количество энергии, необходимое для этих изменений, определяется коэффициентом / [c.77]

Как уже отмечалось, энергия необходима не только для образования новых поверхностей, но и для преодоления внутреннего трения жидкости и приведения ее в движение. Потребляемая установкой для эмульгирования мощность будет зависеть от целого ряда факторов скорости прохождения жидкости через гомогенизатор, ее вязкости, поверхностного натяжения, использованного эмульгатора, размера частиц, концентрации эмульсий, подъема температуры, а также размера и типа самого аппарата. Все эти разнообразные данные учитываются в соответствующих моделях, их классификация дана Гриффином. (1950). На рис. 1.6, взятом из его работы, ориентировочно показаны области потребляемой энергии смесителя, коллоидной мельницы и гомогенизатора. [c.17]

Необходимым общим условием стабильного существования поверхности раздела между двумя фазами является положительное значение свободной энергии образования поверхности раздела будь она отрицательной или нулевой, случайные флуктуации вызывали бы непрерывное расширение поверхности и в конце концов привели бы к полному диспергированию одного материала в другом. Примерами поверхностей раздела, свободная энергия которых в расчете на единицу площади такова, что диспергирующим силам не оказывается какого-либо противодействия, являются поверхности раздела между двумя разреженными газами, двумя смешивающимися жидкостями или твердыми телами. Даже в случае двух несмешивающихся жидкостей присутствие соответствующего третьего компонента может так влиять на свободную энергию межфазной поверхности, что происходит самопроизвольное эмульгирование (см. разд. ХП-5). [c.9]

Д. жидкостей обычно наз. распылением, если оно происходит в газовой форме, и эмульгированием, когда оно проводится в другой (несмешивающейся с первой) жидкости. Д. твердых тел происходит в результате механич. деформирования с разрушением тела в предельно напряженном состоянии но наиболее слабым местам — дефектам структуры, развивающимся в напряженном состоянии. Работа Д. твердых тел значительно выше энергии развивающейся поверхности вследствие необходимости упругого или пластич. деформирования частиц до разрушения, а для жидкостей — вследствие затраты работы на преодоление вязкого сопротивления. Однако затрачиваемая на деформирование работа также приблизительно пропорциональна поверхностной энергии. По мере перехода ко все более мелким частицам их прочность возрастает. Этим объясняется резкое снижение эффективности Д. для частиц диаметром 1—0,1 лт (практич. преде.л механич. Д.). Для дальнейшего Д. в таких частицах твердых тел должны возникнуть новые дефекты структуры, что возможно в результате ударного действия на весьма больших скоростях или высокочастотного вибрационного воздействия. Кроме того, но достижении достаточно высокой степени раздробления частицы начинают слипаться между собой, и дальнейшее их Д. прекращается. Небольшие добавки адсорбирующихся поверхностно-активных веществ облегчают Д. тел, т. к. они понижают поверхностное натяжение на вновь возникающих границах раздела фаз, а также образуют в ряде случаев структурированные адсорбционные слои с повышенной вязкостью и упругостью, препятствующие обратному слипанию мелких частиц. При Д. твердых тел поверхностноактивные добавки (понизители твердости), проникают в мельчайшие поверхностные трещинки в процессе их развития при механич. воздействии. Такие добавки (диспергаторы, эмульгаторы, смачиватели и др.) могут служить и стабилизаторами образующихся частиц, препятствуя их коагуляции и удерживая их в состоянии тонкой суспензии или эмульсии. [c.573]

В случае когда эмульсия должна перетекать неотстоявшейся из ступени в ступень, проблем с отстаиванием не возникает, вплоть до отстойника получаемого продукта. Это значит, что при разных уровнях энергии, подводимой для перемешивания, оптимальными могут быть различные комбинации переменных пара- метров. Например, при общем низком уро вие энергии требуются большие соотношения диаметров импеллера и емкости, чтобы достичь нужной производительности и поддержать однородность эмульсии. По мере увеличения количества подводимой энергии общая эффективность процесса обычно возрастает, и здесь более важную роль играют меньшие соотношения диаметров импеллера и емкости, так как та же производительность при том же числе оборото1В и при более высоких уровнях энергии может быть достигнута при меньших соотношениях диамет1ров импеллера и емкости. При дальнейшем росте количества подводимой энергии большая ее часть может быть израсходована на создание скоростей сдвига, так как для достижения однородности перемешивания и эмульгирования требуется меньше энергии. В некоторой точке эффективность процесса, зависящая от количества подведенной энергии, проходит через максимум и начинает падать. Здесь вмешивается экономический фактор, и он определяет практическое значение необходимого уровня энергии. [c.197]

Необходимо отметить, что большинство цитируемых работ выполнено в системах без поверхностно-активных высокомолекулярных СЭ, обязательно присутствующих в процессах суспензионной полимеризации ВХ. Экспериментальные исследования [50, 51, 62, 90] показали значительное влияние высокомолекулярных СЭ на процесс эмульгирования. В отсутствие СЭ равновесный размер капель эмульсии устанавливается очень быстро (не более 30 с) [50], тогда как при наличии СЭ он не был достигнут и через час [62, 90]. Авторы предложили, что данный факт объясняется значительным снижением частоты коалес-цениии капель в присутствии СЭ и неоднократным распределением диссипируемой энергии по аппарату. Прямые измерения частоты коалесценции капель в присутствии СЭ [62,90] показали, что при наличии 0,2% желатина или 0,1% МЦ частота коалес11енции не превышает 0,1 ч , что на 2-3 порядка меньше частоты коалесценции в нестабили-зированных системах [229, 238, 241]. [c.24]

Естественно ожидать, что в быстрых процессах динамические свойства будут иметь большее значение, чем равновесные. В качестве примера рассмотрим мощность, необходимую для образования эмульсии. Допустим, что масло (межфазное натяжение а = 1 дин/см) должно быть заэмульгировано со скоростью —500 л/ч. Если капли имеют радиус порядка 1 мкм, то мощность, которая требуется для образования новой поверхности, составит 5-10 л. с. В более ранней литературе такие расчеты нередки, хотя в действительности требуется мощность порядка 2 л. с. Расхождение обусловлено пренебрежением работой, затрачиваемой на приведение жидкости в движение во время эмульгирования. Используя некоторые простые модели для описания процесса образования эмульсий, можно вычислить потери мощности на преодоление вязкости (Монк, 1952 Субрама-ньям, 1966). Эта величина оценивается от 0,1 до 10 л. с., что соответствует опытным данным. Таким образом, в большинстве случаев процесс разрыва поверхности, по-видимому, вызван явлениями, происходящими в жидкой фазе, с учетом электрических и диффузионных факторов. Объяснение механизма действия облегчается при использовании термодинамических параметров, таких как поверхностная энергия. Природа и концентрация компонентов оказывают косвенное влияние, как и природа поверхности и вязко-эластичные свойства. [c.10]

Одной из основных задач при создании эмульсий является эмульгирование одной фазы в объеме другой. В процессе эмульгирования дисперсной фазы в дисперсионной среде одновременно протекают два диаметрально противоположных процесса диспергирование и коалесценция. Если баланс процесса сдвинут в сторону диспергирования, образуется эмульсия. При этом подводимая для эмульгирования энергия совершает полезную работу. Когда наступает равновесие между количеством вновь созданных глобул и скоалесцировавших, подводимая энергия расходуется только на поддержание этого баланса. На этой стадии необходима стабилизация эмульсии. [c.38]

Для смешения жидкостей необходимо использовать гравитационные силы или механическую энергию, причем каждая жидкость в процессе эмульгирования ведет себя по-разному. Этим объясняется большое разнообразие типов и конструкций жидкостных экстракторов. Пратт подразделяет экстракторы на два класса дифференциально-контактные и ступенчатые. В экстракторах первого класса состав фаз непрерывно изменяется, в экстракторах второго класса имеется определенное количество ступеней, в которых происходят смешение и последующая сепарация фаз. Все описанные здесь экстракторы относятся ко второму классу. В каждом классе Пратт выделяет группы конструкций гравитационная, центробежная, вертикальная или горизонтальная смесительно-отстойная и др. [c.240]

Массообменное оборудование, применяемое при экстракции селективными растворителями (перенос между несмешивающимися жидкостями), имеет много общего с аппаратурой для газовой абсорбции и ректификации. Основное различие состоит в том, что разделение фаз после контактирования представляется, как правило, более трудным, особенно в тех случаях, когда наблюдается тенденция к эмульгированию. Обычно используют насадочные и тарельчатые колонны, а также каскады сосудов с механическими мешалками. Однако вследствие необходимости осущест-лять разделение фаз, большее применение находит оборудование с внешним подводом энергии, например контактные аппараты с вращающимися дисками фирмы Шелл , смесители-отстой-ники, колонны, выпускаемые фирмой Шейбел и Микско и центробежные экстракторы фирмы Подбильняк . [c.612]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология