Ресурсосберегающая и экологически безопасная технология процесса капсулирования твердофазных и жидкофазных продуктов (1091175), страница 21

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

Текст из файла (страница 21)

Среда растворения – дистиллированная вода; способкапсулирования – окатывание на тарельчатом грануляторе; капсулирующийагент – водная эмульсия раствора полиэтилена в толуоле (1% масс.),соотношение фаз масло:вода = 3:1; толщина капсулирующей оболочки – 1%об.Рис. 4.6. Функция распределения эффективных коэффициентов диффузиипри растворении капсулированных гранул аммиачной селитры различныхразмеров: 1 – Ri-=1 мм, 2 - Riм=2 мм, 3 - Ri+=4 мм; отсечками дандоверительный интервал с вероятностью 95%; динамика растворенияопределялась кондуктометрически.

Среда растворения – дистиллированнаявода; способ капсулирования – окатывание на тарельчатом грануляторе;капсулирующий агент – водная эмульсия раствора полиэтилена в толуоле128(1% масс.), соотношение фаз масло:вода = 3:1; толщина капсулирующейоболочки – 1% об.Рис. 4.7. Плотность распределения эффективных коэффициентов диффузиипри растворении капсулированных гранул аммиачной селитры различныхразмеров: 1 – Ri-=1 мм, 2 - Riм=2 мм, 3 - Ri+=4 мм; отсечками дандоверительный интервал с вероятностью 95%; динамика растворенияопределялась кондуктометрически.

Среда растворения – дистиллированнаявода; способ капсулирования – окатывание на тарельчатом грануляторе;капсулирующий агент – водная эмульсия раствора полиэтилена в толуоле(1% масс.), соотношение фаз масло:вода = 3:1; толщина капсулирующейоболочки – 1% об.Анализ графиков (рис. 4.7) позволяет определить качество оболочки подвум важнейшим параметрам.

Минимальный вероятный эффективныйкоэффициент диффузии свидетельствует о качестве самого капсулянта(эффективности капсулирующего агента) - чем он меньше (на рисункеобозначен (Dэк)min для фракции Ri+), тем лучше материал капсулы; то есть,покрытие плохого качества не может обеспечить низкого коэффициентадиффузии, даже в наименее вероятном максимально благоприятном случае.Чем больше дисперсия плотности распределения данных коэффициентов,тем хуже технология покрытия гранулы, оно неоднородно по толщине, т.к.

вэтом случае гранулы равного размера и с одинаковым составом капсулыбудутпоказыватьдиффузии.различныезначенияэффективныхкоэффициентов129Оболочки с различными минимальнымиDэки плотностямираспределения коэффициента были рассмотрены под световым микроскопом.Полученные таким образом данные подтверждают сделанные выше выводы:оболочки с большими (Dэк)min более рыхлые, «чешуистые», а покрытия сбольшими плотностями распределения прерывистые и неоднородные потолщине.Дляоценкивлияниятолщиныкапсулирующейоболочкинаэффективный коэффициент диффузии Dэк подвергали растворению гранулы сразличными долями капсулирующего покрытия (об.): 1, 2, 4 и 6%.

Оболочки1 и 2% (об.) получали, нанося капсулянт из водной эмульсии, 4-% и 6-%оболочки получали из растворов капсулянта в органическом растворителе(эксперимент проводили для сравнения).Рис. 4.8. Изменение доли растворившегося вещества во времени. Гранулыаммиачной селитры, среда растворения – вода. Динамика растворенияопределялась кондуктометрически, способ капсулирования – окатывание натарельчатом грануляторе; отсечками дан доверительный интервал свероятностью 95%; капсулирующий агент: 1, 2 – водная эмульсия раствораполиэтилена в толуоле (1% масс.), соотношение фаз масло:вода 3:1; 3, 4 –раствор полиэтилена в толуоле (1% масс.); толщина капсулирующейоболочки: 1 - 1% об., 2 – 3% об., 3 - 4% об., 4 – 6% об.Эффективный коэффициент диффузии Dэк определяли по методике,описанной выше. Рассевали гранулы аммиачной селитры с определеннойтолщиной оболочки по фракциям, строили функцию распределения поразмерам.

Далее снимали кинетику растворения гранул на установке (рис.1304.2), данные приведены на рис. 4.8. Затем строили функции распределенияиндукционных периодов для различных фракций. Определяя для каждойтолщины оболочки эффективные коэффициенты диффузии, также строилиграфики функции распределения эффективных коэффициентов диффузиикапсулированных гранул аммиачной селитры. На рис. 4.9 и 4.10представлены указанные выше функции распределения для различныхтолщин оболочек, данные по наибольшей фракции. Изменение эффективногокоэффициента диффузии при увеличении толщины оболочки нагляднопредставлено на рис.

4.11 а.Рис. 4.9. Функция распределения индукционных периодов при растворениикапсулированных гранул аммиачной селитры с различными толщинамиоболочки: 1 - 1% об., 2 – 3% об., 3 - 4% об., 4 – 6% об.; отсечками дандоверительный интервал с вероятностью 95%; динамика растворенияопределялась кондуктометрически. Среда растворения – дистиллированнаявода; способ капсулирования – окатывание на тарельчатом грануляторе;капсулирующий агент: 1, 2 – водная эмульсия раствора полиэтилена втолуоле (1% масс.), соотношение фаз масло:вода 3:1; 3, 4 – растворполиэтилена в толуоле (1% масс.).Такжепредставляетсяинтереснымпроследитьизменениеэффективного коэффициента диффузии при изменении диаметра гранул (рис.4.11 б). Функции распределения экспериментально полученных данных дляразличных фракций аммиачной селитры представлены выше.

Подобныйэксперимент проводили с гранулами аммиачной селитры различных131размеров: Ri – 1,5; 2,5; 3,5; 4 мм при толщине капсулирующей оболочки 1%(об.). Отметим, что крупные гранулы cрадиусом от 3,5 мм получалидогранулированием 20% расплава NH4NO3 с 1% NH4NO3 при совместномистирании и смешивании [3, 48]. Исследования показали, что гранулыбольшего размера растворяются медленнее, эффективный коэффициентдиффузии в этом случае заметно меньше.Рис. 4.10. Функция распределения эффективных коэффициентов диффузиипри растворении капсулированных гранул аммиачной селитры с различнымитолщинами оболочки: 1 - 1% об., 2 – 3% об., 3 - 4% об., 4 – 6% об.;отсечками дан доверительный интервал с вероятностью 95%; динамикарастворения определялась кондуктометрически.

Среда растворения –дистиллированная вода; способ капсулирования – окатывание натарельчатом грануляторе; капсулирующий агент: 1, 2 – водная эмульсияраствора полиэтилена в толуоле (1% масс.), соотношение фаз масло:вода3:1; 3, 4 – раствор полиэтилена в толуоле (1% масс.).132Рис.

4.11 а. Изменение эффективного коэффициента диффузии в капсуле прирастворении гранул аммиачной селитры с различными толщинами оболочки.Отсечками дан доверительный интервал с вероятностью 95%.Рис. 4.11 б. Изменение эффективного коэффициента диффузии прирастворении гранул различного размера. Отсечками дан доверительныйинтервал с вероятностью 95%.Практически интересно, что предложенный анализ качества покрытияитехнологииегонанесенияна основаниизначенийэффективныхкоэффициентов диффузии, а также зависимость указанных коэффициентов оттолщины оболочки и размера гранулы может быть использован дляобеспечения управляемой растворимости гранул, т.е выделения целевыхкомпонентов по определенному закону. Этого можно добиться созданиемсмеси гранул с разными Dэк, а, следовательно, различными прогнозируемымипериодами растворения, или созданием гранул с многослойным покрытием,каждый из слоев которого может иметь различную толщину оболочки иразмер ретура при укрупнении гранулы и, вследствие этого, различное времярастворения.4.2.

Кинетика растворения микрокапсулированного продуктаПолистирольные микрокапсулы, полученные по методике, описанной вглаве 3 с включенным в них действующим веществом, также подвергалирастворению. Кривые растворения снимали на установке и по методике,описанным выше (рис. 4.2). Изменение концентрации выделяющегося133компонента определяли рефрактометрически, с помощью лабораторногорефрактометра ИРФ-454Б2М, отбирая пробы объемом 5 мл каждые 5 минут.Перед измерением пробы дважды пропускали через двойной слойфильтровальной бумаги, чтобы отделить крупные частицы полистирола.Ввиду мутности раствора измерение проводили в отраженном свете.Предварительно строили градуировочную кривую показателей преломлениярастворов с известными концентрациями действующего вещества –хлорпирифоса - в воде.

На первых этапах растворения (первые 5 мин.) пробыотбирали каждую минуту. Так проводили серию измерений по 10 опытов.В виду того, что микрокапсулы инсектицида не предназначены дляприменения непосредственно в почве, в пористой среде эксперимент непроводили.Рис. 4.12. Изменение доли растворившегося вещества во времени. Средарастворения–вода.Динамикарастворенияопределяласьрефрактометрически,способмикрокапсулирования–«экстракция/испарение растворителя»; отсечками дан доверительныйинтервал с вероятностью 95%; материал оболочки – полистирол; среднийдиаметр микрогранул: 1 – 5,5 мкм, 2 – 9 мкм.4.3.

Оценка величины осмотического давления, обеспечивающего потокраствора через оболочку капсулыУдельный поток растворителя (воды), проходящего через оболочкукапсулы, определяется следующим уравнением:1341q В   DЭКdСК   DЭdх dCСНК  DЭ dxК1  CНКК  D Э С В ,(4.11)0где  - оператор Гамильтона.Удельный поток раствора, выходящего из гранулы через оболочку вовнешнюю среду, в свою очередь, можно оценить следующим образом:К ,РК ,Р К ,РDDК1К ,Р К ,Р q Р   DЭ С Р  Р Р    DЭ  С Р  Р К , Р Р    DЭ  С Р  Р Р  РРРDЭ10 DЭ dCК 1 С НК DЭК dxКРР0 dрРосмК dx DЭК1  СНК DЭКК Р Росм  1РК,(4.12)0где DЭК,Р – эффективный коэффициент диффузии раствора черезкапсулу, принимаем DЭК,Р=DЭК; DРК,Р – коэффициент диффузии растворачерез оболочку капсулы; КР – барродиффузионный коэффициент; Росм –осмотическое давление.Исходя из материального баланса (по воде) процесса растворения:РqВ  qВ  0,(4.13)где qВ и qВР – потоки воды, поступающей в капсулу при растворении ивыходящей из нее с раствором соли, соответственно.qв  q р С н  0  qв1к 1  Снк 1  Снк К р Pосм  1 q р  0   Dэ Dэ Dэ0Сн к СнкPкКр(1  С н )(С н  1)(1  С н ) 2 Р( Росм  1)  Росм  1 СнРСн К рРосм(1  С н ) 2 Р 1Сн К р .(4.14)(4.15)Зная коэффициент бародиффузии Кр, можно оценить осмотическоедавление, и наоборот.

Характеристики

Список файлов диссертации