О. А. Есімова С. Ш. Құмарғалиева
Эмульсияларды бұзу тəсілдері
жүктеу/скачать 1.87 Mb. Pdf көрінісі
|
|
1.7. Эмульсияларды бұзу тəсілдері Деэмульгациялау жағдайы эмульсияны алу жағдайына қара- ғанда маңыздырақ. Деэмульгациялау көптеген технологиялық процестердің негізіне жатады. Мысалы, сүттен қаймақ немесе май өндіру, латекстен каучук өндіру жəне т.б. Деэмульгациялауға шикі мұнайды сусыздандыру, яғни ондағы судың мөлшерін 10-60%-дан 1%-ға дейін төмендету, ағынды суларды тазалау жəне көптеген басқа да маңызды процестер негізделген. Эмульсиялардың бұзы- луы екі жолмен жүруі мүмкін: седиментация жəне коалесценция. Седиментация, мысалы, сүттен қаймақты бөліп алғанда байқа- лады. Ол кезде эмульсияның толық бұзылуы жүрмейді, тек біреуі ғана дисперстік фазаға бай екі түрлі эмульсия түзіледі. Осылай, əдеттегі сүтте – 8-10 %, ал қаймақта – 30-35 % май болады. Ра- диусы r жəне тығыздығы ρ болатын тамшы тығыздығы ρ О жəне тұтқырлығы η болатын ауыр сұйықтықтың бетіне U сед жылдам- дығымен қалқып шығады жəне ол Стокс теңдеуімен анықталатыны белгілі: 2 0 2 9 сед gr U Егер ρ>ρ О болса, онда тамшы ауырлық күші қысымының əсерінен түбіне түседі. Сонымен, эмульсиядағы тамшылардың тұнуы – үлкен тамшы түзілуінің жəне сұйықтықтың тығыздығы- ның үлкен айырмашылығының салдары. Жай эмульсия үшін r≈1 мкм; ρ-ρ 0 ≈0,2 г/см З ; η=0,01 Па с жəне жылдамдық тəулігіне бірнеше см шамасында болады. Процесті тездету үшін, мысалы, май алу үшін, əдетте центрифугалау қолданылады, мұнда орталық- тан тепкіштік үдеу еркін түсу үдеуінен 100 есе тез болады. Коалесценция – эмульсияның толық бұзылуы, мұнда əрбір компоненттер таза күйінде бөлінеді. Эмульсия бұзылуы екі саты- дан жүреді: флокуляция жəне коалесценцияның өзі. 35 Бірінші сатыда дисперстік фазаның тамшылары жай аралас- тырғанда оңай бөлінетін агрегаттар түзеді. Екінші сатыда агрегат- тағы тамшылар бір үлкен тамшы түзеді. Бұл процесс қайтымсыз болады, өйткені үлкен тамшыларды кішкентайларға бөлу жəне эмульсия қайта түзу үшін өте тез араластыру керек. Коалесценция кезінде фазалардың бөлінуін жай көзбен көруге болады. Эмульсияның бұзылу техникасы. Эмульсияларды өнеркəсіптік масштабта: – химиялық əдістермен; – термиялық əдістермен; – ауырлық күші немесе орталықтан тепкіш күш əсерінен тұндыру арқылы; – электрлік əдістермен бұзады. Көбінесе бірнеше əдістер бір мезгілде қолданылады. Бұзудың химиялық əдістері. Бұл əдістердің əсері коалесцен- цияға қарсы тұратын тосқауылдарды жоюға негізделген. Химия- лық заттар – деэмульгаторлармен қорғаныш қабаттың əсерін бей- тараптайды, мысалы, күкіртті көміртек жəне төртхлорлы көміртек қорғаныш қабыршақтарын ерітіп жібереді. Эмульгаторлармен тұрақтандырылған тіке эмульсияларды көпвалентті иондары бар электролиттерді қосып бұзуға болады. Мұндай иондар ҚЭҚ-ты қысып та қоймайды, оның үстіне эмульгаторларды суда аз еритін формаға ауыстырады. Эмульгаторды кері типті эмульсия түзілуді қамтамасыз ететін басқа эмульгатормен бейтараптауға болады. Эмульгаторларға қарағанда беттік активтілігі жоғары, өзі берік қабыршақ түзбейтін зат қосуға болады. Мысалы, спирттер (пентил, амил спирттері жəне т.б.) эмульгаторды бөліп шығарады, олардың қабыршақтарын ерітеді жəне коалесценцияны болдырады. Əрбір эмульсия үшін оңтайлы əсер ететін «өзінің» деэмульгаторын таңдайды. Бұзудың термиялық əдістері. Көптеген эмульсияларды жоғары температураға дейін қыздырып, оларды құрайтын компоненттерге ыдыратуға содан соң бөлуге болады. Қыздыру эмульсияда жүретін химиялық реакцияны тездетеді, беттік қабаттың табиғатын өзгертеді, тұтқырлығын азайтады. Осылай, эмульсияның бұзылуы үшін күшті əсер ететін шарттар пайда болады. Қатыру процесі ке- зінде мұз кристалдары пайда болады, сосын олар суды жабыс- 36 тырып өсе бастайды. Май тамшылары (егер М/С эмульсиясы бол- са) сығылады. Сондай-ақ эмульсияның жеке жерлеріндегі ерітілген тұз кристалдануы мүмкін. Коалесценцияны болдырмайтын қатты қабыршақтармен қоршалған эмульсиялар ғана қатуға қарсы тұрады, мысалы, сүт қаймақтары, бірақ олар төмен температурада ұзақ сақтағанда тұрақсыз болып қалады. Ауырлық күші немесе орталықтан тепкіш күштер əсерінен тұндыру. Дөрекі эмульсиялардың, мысалы, мұнай эмульсияла- рының тамшыларының өлшемі үлкен болады. Сұйықтықтарды бөлу үшін эмульсияны тұндырғышта ұстайды. Бірақ бұл кезде май- да тамшылар жүзгін күйде қалады. Əдетте тұндыру уақыты шама- мен бір сағатты құрайды. Центрифуганы пайдалану тиімдірек болып табылады. Онда ауыр сұйықтық периферияға қарай тебі- леді, ал жеңіл сұйықтық орталыққа жақын жерге жиналады. Опера- цияның ұзақтығы бірнеше минут қана болады. Бұл кезде коалес- ценцияны болдырмайтын қабыршақтар бұзылады. Бұзудың электрлік əдістері. Бұл əдіс екі жағдайда қолданы- лады: – тамшылар зарядталған кезде; – олар электрбейтарапты болғанда, бірақ тұрақты немесе ауыс- палы электр өрісінде индуцирленетін диполь моментін қабылда- ғанда. Соңғы жағдайда дипольдердің коалесценциясы жүреді. Электр əдістермен эмульсияларды бұзу арнайы аппараттарда жүзеге асырылады. Бұл дисперстік жүйелердің ерекше бір түрі, оларда дисперстік фаза жəне дисперстік орта бір-бірімен ерімейді немесе нашар ериді. Бұл жағдай кең диапозонды концентрациясы (0,001 ден 74%-ға дейін) шар тəрізді дисперстік фаза бөлшектерін түзетін эмульсияның ерекше қасиеттерін сипаттайды. Тəжірибеде көбінесе сулы эмульсиялар кездеседі, яғни екі сұйықтықтың бірі су болып табылады. Ол сұйықтықтардың бірі полярлы, мысалы, су, екіншісі – полярсыз немесе аз полярлы, мысалы, бензол, бензин керосин, анилин, өсімдік майы жəне басқалар. Жалпы айтқанда, майлар. Эмульсиялардың алынуы, тұрақтылығының бұзылуы сол сияқты бөліну шекарасының ерекшелігімен анықталады. |