Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 10

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 10)

После соприкосновенияжидкости с торцом пластинки происходит самопроизвольное смачивание(если cosθ > 0) ее поверхности по периметру. В случае несмачивания (cosθ <0) жидкость отступает от поверхности пластинки, образуя обратный мениск.Изменение веса при формирований мениска фиксируется тензометром.По усилию отрыва тонкой пластинки от жидкости можно определитьповерхностное или межфазное натяжение по формуле:W,(1.27)где ∆W – изменение веса при смачивании (сила смачивания), π –периметр смачивания. π = 2b + 2δ, где b – ширина пластинки, δ - толщина ее.Методика отрыва пластинки, в отличие от метода отрыва кольца, нетребует никаких поправок. Точность метода лимитируется только точностьювесоизмерительных устройств, чувствительность которых весьма велика и внекоторых приборах достигает 10-8 г, что эквивалентно ~ 10-9 Н [76].Для контроля правильности определения σпо отрыву пластинкиВильгельми можно использовать еще и измерение высоты капиллярногоподнятия [76].

Для плоской пластинки (с одним радиусом кривизны мениска)50уравнение Лапласа имеет точное аналитическое решение, из которого можнополучить расчетную формулу для σ по высоте капиллярного поднятия:f2gh 24gh 2,(1.28)где f - напряжение смачивания (f = σ cosθ), ρ- плотность жидкости, h высота капиллярного поднятия (опускания), g - ускорение силы тяжести.Этот метод считается наиболее надежным и в последнее время получилбольшое признание. К недостаткам метода относятся необходимость иметьдовольно большое количество исследуемой жидкости, а также трудности сопределением h – высоты капиллярного поднятия при исследованиинеокрашенных и непрозрачных жидкостей [76, 77]. В отдельных случаяхмогут вызвать трудности изготовление тонкой пластинки из исследуемогоматериала [76].1.6.4. Определение межфазного натяжения по кривым деформациимежфазной границыАвторами [77] предложен метод определения межфазного натяжения, вкотором используется кривая деформации межфазной границы от h=0(начало контакта с межфазной границей) до максимальной величиныкапиллярного поднятия, где устанавливается равновесный краевой уголсмачивания.Измерениесилы,возникающейпридеформациинаопределенную величину, осуществляется ступенчато.

Полученная диаграммадеформации межфазной границы используется для построения кривойдеформации. Значение межфазного натяжения находят из уравнения (1.23),выведенногопутемалгебраическихпреобразованийизосновногокапиллярного уравнения для плоской вертикальной пластинки [76]: pg  pgy 21 f ( y)   4 f0 f0 1/ 2y,(1.29)где y – высота капиллярного поднятия, f0 – максимальное удельноенапряжение смачивания.51При этом вводится поправка, позволяющая учесть данные под всейкривой деформации межфазной границы в результате интегрированияуравнения (1.23) в пределах от y=0 до любого значения у.

В результатеинтегрирования авторами получено уравнение: f   3s / 4 0  pg 1/ 2  pgy 21  1 4 f0 1/ 2,(1.30)где s – площадь под кривой деформации.Таким образом, предложенный метод позволяет проводить расчетмежфазного натяжения по всей кривой деформации для любой точки этойкривой, что существенно повышает точность расчета. Также метод можетбыть использован для определения указанного параметра для непрозрачныхжидкостей [77].1.7. Выводы1.Макро- и микрокапсулирование являются эффективными способамиулучшения потребительских характеристик, изменения функциональныхсвойств и расширения границ применения продуктов.2.Технология окатывания и соответствующая аппаратура являютсяуниверсальнымидляпроведенияпроцессовгранулированияикапсулирования.

При смене процесса требуется минимальная наладкаоборудования. Аппараты тарельчатого типа позволяют получать высокоекачество покрытия и обеспечивать практически безретурный процесс,благодаря сегрегирующему действию тарелки.3.Существующие способы энерго- ресурсосбережения в технологияхгранулирования и капсулирования основываются на возможном совмещенииданных процессов в одном аппарате (технологической линии), разумномиспользованиитеплотыгранулирования,многослойного капсулирования (подложек).атакжеиспользовании524.Технологии капсулирования растворами полимеров в органическихрастворителях требуют существенной доработки в направлении повышенияэкологической безопасности производств.5.Имеется четкое и подробное математическое описание процессовфазовых превращений, методика определения скоростей зарождения и ростацентров новообразований, а также способы оценки вероятного механизмафазового превращения.6.Наиболее изученным и широко применяемым способом созданиястабильных эмульсий является эмульгирование введением готовых ПАВ.7.Существенным фактором, определяющим возможность образованиядисперсной системы (эмульсии, в частности) является межфазное натяжение.Наиболее распространенными методами определения межфазного натяженияявляются методы кольца и пластины, точность которых ограничиваетсячувствительностью весоизмерительных устройств.На основании обзора литературы была определена основная цель:разработка ресурсосберегающей и экологически безопасной технологиикапсулирования окатыванием, основанной на использовании в качествекапсулирующего агента водных эмульсий растворов полимеров (мономеров)в органических растворителях.

Новый тип капсулянта предлагается какальтернатива применяемым на данный момент растворам полимеров(мономеров)ворганическихрастворителях.предполагающаяиспользованиеменьшегоДаннаяколичестватехнология,органическогорастворителя и капсулирование менее токсичными водными эмульсиямирастворовполимеровводоустойчивыхвеществ(мономеров),ипродуктовнаправленанапролонгированногополучениедействия,заключенных в тонкие (до 6% об.) полимерные оболочки.Основные задачи, решаемые для достижения поставленной цели:1) Изучение теории и практики замены раствора капсулянта воднойэмульсией раствора капсулянта:53- анализ теоретических основ эмульгирования и условий образованияэмульсий;- проведение экспериментов по получению устойчивых эмульсийразличного состава;-проведениецикламакрокапсулированияэкспериментовгрануливоднымиразработкаэмульсиямитехнологиирастворовкапсулянтов методом окатывания в тарельчатом грануляторе;-рассмотрениетехнологическойсхемыдляпромышленногопроизводства капсулированных гранул по предложенной технологии.2) Проведениециклаэкспериментовпомикрокапсулированиюжидкофазного продукта (средства защиты растений) с целью улучшенияпотребительских свойств последнего.3) Анализ методов контроля качества получаемого продукта.54Глава 2.

Теоретические основы и практика получения эмульсийрастворов капсулянтаЭмульсии применяются в различных областях промышленности: вфармацевтике, при производстве ветпрепаратов, средств защиты растений,лакокрасочных материалов, высокоэффективных растворителей и т.д.Зачастую эмульсионная форма проведения процесса не имеет альтернатив(например, при получении высокомолекулярных соединений методомэмульсионной полимеризации).Основные способы получения эмульсий приведены на рис. 2.1.Самоэмульгированиепри помощи ПАВ- введением готовых ПАВ;- при образовании ПАВ на межфазнойгранице в результате химическойреакции.Массопереностретьего компонентачерез межфазнуюграницу- введением третьего компонента в однуиз фаз;- при образовании третьего компонентана межфазной границе за счетхимической реакции.Тепловое воздействиеФизико-химическиеспособыэмульгирования- за счет термической конвекции;- за счет термокапиллярной конвекции.- перевод трехкомпонентной«гомогенной» системы в гетерогеннуюохлаждением;- высаливание (добавлениенеорганической соли, хорошорастворимой в одном из компонентов);- высаживание (добавление третьегокомпонента, понижающегорастворимость первых двух друг вдруге).Рис.

2.1. Способы получения эмульсионных систем.ЭмульсияГетерогенная системаМеханическоеэмульгирование- механическими перемешивающимиустройствами;- продавливанием через мембрану;- кавитацией (ультразвуковой илигидродинамической);- барботажем;- при кипении.55В данной работе предлагается использование эмульсий с цельюповышения экологической безопасности и экономической эффективностипроцессов капсулирования твердофазных гранулированных продуктов –минеральных удобрений, а именно, замена капсулирующих агентов –растворов полимеров в органических растворителях, содержащих до 99%растворителя – на водные эмульсии растворов полимеров или мономеров(при полимеризации на поверхности гранул в ходе процесса).

Данный приемпозволит снизить содержание экологически небезопасного и дорогостоящегорастворителя в рецикле производства при минимальном переоборудованиипроизводственнойлинии.Одним изэтаповосуществленияданноготехнологического решения является получение микроэмульсий, устойчивыхв течение нескольких суток, для чего были изучены теоретические ипрактические аспекты процессов эмульгирования.2.1.

Теоретические основы получения водных эмульсий растворовкапсулянтов в органических растворителях2.1.1. Рассмотрение эмульгирования, как процесса соструктурнойперестройкой исходной системыИзучение динамики образования и разрушения эмульсий, а именно,получение зависимостей для расчета изменения степени превращения,скорости зарождения и линейной скорости роста капель во временипредставляет как теоретический, так и практический интерес (приосуществлении эмульгирования в процессах экстракции, жидкофазнойэмульсионнойполимеризации,производствеэмульсийспециальногоназначения, например, в качестве капсулирующего агента для созданиятонких полимерных покрытий).Для упрощения получения результатов по динамике рассматриваемогопроцесса с допустимой для инженерных расчетов погрешностью можновоспользоваться подходами предложенной на кафедре ПАХТ МИТХТ теорииформальной аналогии процессов со структурной перестройкой исходной56системы [3, 10, 56-58] (результаты [56-58] получены совместно с А.Л.Тараном и Ю.А.

Характеристики

Список файлов диссертации