Диссертация (Разработка метода расчета и создание пневмовакуумной установки концентрирования химических растворов), страница 12

ММосква.Конценнтрированние расттвора оббъемом около 00,5 мл содержащщегофлууоресценттный зондд, меченныый красиителем FAAM с испоользованиием тушиителяBHQQ1, протеекало при максимаально возмможной скоростисппотока раабочего гааза втечеение 200 минут. В резулььтате испарения жидкостижв пробиирке осталосьсухоое вещесство красного цввета, оснновная массамкотторого осела на дне959проббирки.

ВидВпробыы после кконцентррированияя предстаавлен на Рисунке 4.8.Времяконнцентрироованияданногорастворрахороошосооотноситсяясрезуультатамии расчетно-теоретиических исследоваианий.Рисуннок 4.8. СухойСосттаток флууоресценттного зондда после завершензнияпроцеесса конццентрироввания.Также в качествве образцца был прредоставллен препаарат, преддставляюющийсобоой настойй трав в водно-сппиртовом растворее.

Данныый образец характеренвысокой исхходной концентррацией растворенрного вещщества. Однако, дляпровведения дальнейшдших исслеедованийй необходдимо былло полносстью удаллитьрасттворительь из прообы. Прии конценттрированиии данноого образца скорростьконццентрироования образца нна началльных эттапах хоророшо сооотноситсся срезуультатамии расчетнно-теореттических исследовваний, одднако прии увеличеенииконццентрациии растворренного ввещества отклоненние значенния массоового поттока,полуученногоэксперрименталльнымпутем,отрассчетно-тееоретическогоувелличивалоссь. Послее съемки процессаа конценттрированиия данногго раствоора споммощью цифровогоо микросскопа MANM1011 было оопределенно, что приувелличении концентррации вещщества в растворре его чаастицы заагроможддаютсвоббодную поверхноспсть жидккости, темм самым уменьшаая ее.

Преедполагаеется,что для оценнки времмени конццентрироввания подобных ообразцов,, необходдимоскоррректировватьрасчетно-тртеоретичеескиезависимоостиспомощщью969попрравочного коэффиициента, уучитываюющего умменьшениие площадди испареенияиз-зза ее загромождениия. На Риисунке 4.9 предстаавлен видд сконценнтрированннойпроббы.Рисуноок 4.9. Суухой остааток лекаррственногго препаррата послее завершеенияпроцеесса конццентрироввания.4.9.Раазработка пневмоовакуумнной устанновки коннцентриррованияхиммическихх растворровПо реззультатамм работы была раазработанна констррукция усстановки дляконццентрироования хиимическиих раствооров.

Наа Рисункке 4.10 представлленаконсструктивнная схемма предллагаемогоо устроййства. ККонструкцция прибборасосттоит из прробирочнного планншета 1, основанияоя 2 и пневвматическкого блокка. Взавиисимости от задач концентррированиия и примменяемых реактивоов, в качеествепланншета1можеттисполльзоватьсятверддотельноеетермостатируюющееустрройство. Пневматтическийй блок состоит из поддводящей камерыы 3,напрравляющей пластиины 4 с заакрепленнными в неей трубкаами 5, сбоорной каммеры6 ии, при необходиимости, переходнной пласстины 7 , котораая позвооляетподкключать к блоку устройсттва для очистки и осушеения газа, побудителирасххода газа (компресссор или ббаллон соо сжатым газом).979Поток рабочего газа в даанном усттройстве подаетсяпчерез вхоодной флаанеци рраспределляется поо подводяящей каммере 3. Размеры подводяящей каммерывыббраны такким образзом, чтоббы на вхооде в колльцевые кканалы, образованонныенапрравляющиими труубками и стенками прообирок,расположженными наосноовании, формировфалось роввное полее давлениий и, сооттветственнно, скороостейтечеения рабоочего газаа.

В рабоччие ячейкки газ поппадает чеерез кольццевые канналыи, раазворачивваясь в прробирке нна 180, захватывазает пары ииспаряеммой жидкоости,послле чего черезчтруубки 5 ппопадает в сборнуую камерру и черрез выходднойфланец удаляяется из устройствува.Рисуннок 4.10. Конструкктивная схема разррабатываеемого коннцентратоораРазмерры напраавляющихх трубокк выбирааются с целью обеспечеениянаиббольшей скоростии теченияя рабочегго газа прри равноом перепааде давлеения,зоны граадиента кочто позволяеет максиммально соократить толщинутонцентраации.Глубина погрружения трубок в пробиркки с жидккостями нне должнна превышшать5 ммм, посколльку в проотивном сслучае сущществуетт вероятноость касанния трубкками989испааряемойжидкосттиприбольшоомзаполлнениипробирок.Значеениеизбыыточногоо давлениия и рассход, создаваемыые побуддителем расходаргазаопрееделяетсяя таким образом, ччтобы знаачение скоорости поотока раббочего газза навходде в колльцевой каналклежжало в диапазонеде от 10 до 15 м/с.мМенььшеезначчение сккорости соответсствует максимальмьному зааполнению пробииркижиддкостью, большееб– исходноому объемму жидкоости не боолее 1 мл..НаРиисунке4.11прредставлеенизготтовленныыйпневммовакууммныйконццентраторр химичческих раастворов..

Данноее устроййство исппользуетсся вкачеестве эксперименттального стенда прип провеедении лаабораторнных рабоот накафедре «Ваакуумная и компррессорная техника» МГТУ им. Н.Э. Баумана покурссу «Вакууумные и пневмо механичееские усттройства в техноллогии жиивыхсисттем».Рисуннок 4.11. Пневмоввакуумныйй конценттратор хиимическихх растворровКонстрруктивноее исполнеение приибора защщищено ппатентамии РоссийсскойФеддерации нан полезнуую моделль [113].Пневмоовакуумнная устаноовка конццентрирования химмическихх растворров ирезуультаты даннойдрааботы вннедрены нан предпрриятии Заакрытое АкционеррноеОбщщество“Синтол””исслледователльскойи(г.ММосква)впрооцессеопыттно-конструкторскойпроведенниярабоотыпонауучно-разрабботкеробоотизироваанного коомплексаа для моллекулярноо-генетичееских иссследованиий и99внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВО МГТУ им. Н.Э.

Баумана (НИУ),г. Москва, что подтверждено актами о внедрении.Выводы к Главе 4Проведены экспериментальные исследования процессов, протекающих впневмовакуумной установке для концентрирования химических растворов.Экспериментально определены значения удельного массового потока паровдистиллированной воды и этилового спирта от характеристик потока рабочегогазаитемпературыжидкости.Проведеносравнениерезультатовэкспериментального и численного исследований. Максимальное отклонение непревышает 5%.100ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ1.Впервыеразработанаклассификацияикритерииоценкидляобоснованного выбора вариантов установки для концентрирования химическихрастворов.2.Впервые разработаны метод расчета и математическая модель рабочихпроцессов, протекающих в пневмовакуумной установке концентрированияхимических растворов, позволяющие описывать параметры течения рабочегогаза в проточной полости концентратора и определять значение массовогопотока пара, удаляемого из пробирки.3.Созданы методика проведения эксперимента, экспериментальный стенди проведены экспериментальные исследования рабочих процессов в установкеконцентрирования химических растворов.

Экспериментальные исследованияпозволили определить значения массового потока пара удаляемого рабочимгазом из пробирок и подтвердить адекватность составленной математическоймодели.Максимальнаяотносительнаяпогрешностьэкспериментальногозначения массового потока пара не более 7%.4.На основе разработанного метода расчета рабочих процессов впервыепроведены расчетно-теоретические исследования, которые позволили получитьзависимости массового потока пара жидкости от геометрических параметровустановки (относительная ширина кольцевого канала s, глубина погружениянаправляющей трубки) и параметров потока газа (скорости течения газа навходе в пробирку, давление рабочего газа на входе в пробирку и др.).Определеныгеометрическиеразмерыустановкиконцентрированияхимических растворов, позволяющие получить высокие скорости испаренияжидкости.1015.Разработана пневмовакуумная установка концентрирования химическихрастворов.

Получен патент Российской Федерации на полезную модельустановки.6.Результаты работы внедрены на предприятии ЗАО «Синтол», г. Москва впроцессе проведения научно-исследовательской и опытно-конструкторскойработы по разработке роботизированного комплекса для молекулярногенетических исследований и внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПОМГТУ им. Н.Э. Баумана, г. Москва.102СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1.Карпов Ю.А., Савосин А.П. Методы пробоотбора и пробоподготовки.М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2015. 246 с.2. Борисов Ю.А., Чернышев А.В. Вакуумный концентратор микрообъемовжидкости // Медицинская техника, Т. 4, 2015.

С. 44-47.3.Москвин Л.Н., Родников О.В. Методы разделения и концентрирования ваналитической химии. Л.: Интеллект, 2011. 352 с.4.Белозерский А.Н. Молекулярная биология - новая ступень познанияприроды. М.: Советская Россия, 1970. 189 с.5.Глубоков Ю.М., Травкин В.Ф.

Методы разделения и концентрирования.Общиеположения.Классификацияметодов.М.:МИТХТим.М.В. Ломоносова, 2008. 28 с.6.Булл Г.Б. Физическая биохимия. М.: Иностранной литературы, 1949. 412 с.7.Муицуке А. Методы концентрирования микроэлементов в неорганическоманализе. М.: Химия, 1986. 151 с.8.ЗолотовЮ.А.,КузьминН.М.Экстракционноеконцентрирование.М.: Химия, 1971. 272 с.9. Леснов А. Е., Денисова С. А. Гель-экстракция поверхностно-активнымивеществами // Вестник Пермского университета.

Серия Химия. 2014. № 1.С. 13-20.10. Леснов А. Е., Денисова С. А. Жидкостная экстракция без органическогорастворителя // Вестник Пермского научного центра. 2010. № 1. С. 26-34.11. Пилипенко А.Т., Пятницкий И.В. Аналитическая химия. Т. 2. М.: Химия,1990. 846 с.12. Шкутина И. В., Стоянова О. Ф., Селеменев В. Ф. СорбционноеконцентрированиефенобарбиталанаанионообменникеМN-200103// Сорбционные и хроматографические процессы. 2008. Т.

8. № 2. С. 272276.13. РодинковО.В.,ЖуравлёваГ.А.,БугайченкоА.С.Угольно-фторопластовые сорбенты для экспрессного концентрирования пароворганическихвеществприанализевоздуха//ВестникСанкт-Петербургского университета. Серия 4. 2010. № 4. С. 113-119.14. Сорбционное концентрирование и сверхкритическая экстракция 3dметалловдлярентгенофлуоресцентногоопределения.Состояниепроблемы / В.А. Цымбал [и др.] // Вопросы атомной науки и техники, № 6,2009. С. 212-214.15. Хванг С.Т., Каммкрмейер К. Мембранные процессы разделения. М.:Химия, 1981. 464 с.16. Глотова В.Н.