Устройство для определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок

Э СОвЕтсних длистичеснихспюлин 801113 СО 1 И 1 М госуд дрственныпо делдм изо НОМИТЕТ СССРтений и отнрьг ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН у/ Р СКОМУ ЕЛЬСТВ Бюл. 11 34в, Е.И,Лебед(21) 3578499/1 (22) 18.04.83 (46) 15.09.84 (72) С.Р.Лебед и Н.Н.Никитска (53) 531.72 (О (56) 1, Вгоыт А Л.Со 11.Все. 19 УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯНТА ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕЛЕОБЕНОК, содержащее камеруоникающего газа, снабженну патрубком ввода проникающего газа,и камеру подачи газа-носителя, снабженную патрубками ввода и выводагаза-носителя, о т л и ч а ю щ е е"с я тем, что, с целью повышенияточности определения, камера подачигаза-носителя выполнена в виде сосуда с раствором полимера, а камераподачи проникающего газа и патрубокввода газа-носителя - в виде воронок, концентрично размещенных в камере подачи газа-носителя, жесткосоединенных и установленных с воз"можностью перемещения вдоль вертикальной оси камеры подачи газа-носителя.1113714 Эмещения вдоль вертикальной оси камеры подачи газа-носителя.На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.Определение коэффипиента проницаемости Р основано на реализации двухподходов: определении величины стационарного потока газа (либо паров)Зс,через пленку хроматографически,а толщины пленки о по электросопротивлению по формуламсщ(2) 15 где 1 с 0 Н Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и можетнайти применение при исследованиипроницаемости гелеобразных пленокв химической, пищевой, фармацевтичес-кой и других отраслях промышленности.Известно устройство для определения коэффициента проницаемостивоздуха через пленку жидкости, содержащее микроскоп с координатной 1 Осеткой. Искомый коэффициент определяют по данным измерения уменьшенияразмеров отдельного полусферического пузыря, плавающего по поверхности раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) (13.Однако для определения коэффициента проницаемости гелеобразныхпленок устройство не приемлемо совсем, поскольку размеры пузыря практически перестают изменяться припереводе пузыря в состояние геля,превышающее вязкость раствора дляполучения пузыря на 8-10 порядков.Наиболее близким по технической 25сущности к предлагаемому являетсяустройство для определения коэффициента проницаемости гелеобразных пле"нок, содержащее камеру подачи проникающего газа, снабженную патрубком Зввода проникающего газа, и камеруподачи газа-носителя, снабженнуюпатрубками ввода и вывода газа-носителя 123,Данное устройство характеризуется недостаточнои точностью определеч5ния коэффициента проницаемости гелеобразных пленок.Целью изобретения является повышение точности определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициента проницаемости геле- образных пленок, содержащем камеру подачи проникающего газа, снабженную патрубком ввода проникающего газа, и камеру подачи газа-носителя, снабженную патрубками ввода и вывода газа-носителя, камера подачи газа-носителя выполнена в виде сосуда с раствором полимера, а камера подачи проникающего газа и патрубок ввода газа- носителя - в виде воронок, концентрично размещенных в камере подачи газа-носителя,жестко соединенных и установленных с возможностью перестационарный поток вещества,кг /мс,удельное объемное электрическое сопротивление, Ом.м,объемное электрическоесопротивление пленки, Ом,диаметр пленки, м;высота пленки, м. Устройство содержит гелеобраэную пленку 1, камеру 2 подачи проникающего газа в виде воронки, камеру 3 подачи газа-носителя, патрубок 4 ввода газа-носителя, коммуникации 5, хроматограф 6, крышку 7 камеры подачи газа-носителя, подвижный столик 8, раствор ПАВ 9, помещенной в камеру подачи газа-носителя, патрубок 10 подачи проникающего (исследуемого) газа, патрубок 1 подачи газообразного инициатора гелеобразования, кран-дозатор 12.Принцип действия устройства заключается в следующем.Камера подачи газа-носителя заполняется раствором ПАВ 9 вплоть до выходного сечения камеры подачи проникающего газа (носика воронки) и закрывается герметичной крышкой 7. После этого организуется циркуляция газа-носителя по коммуникациям 5 и камере 3 подачи газа-носителя. Начинается постепенное опускание подвижного столика 8. Одновременно с началом опускания подвижного столика в камеру 2 подачи проникающего газа через патрубок подается исследуемый газ. После образования цилиндрической пленки 1 подвижный столик 8 останавливается. Сразу же после образования пленки в камеру 3 по коммуникации 5 через патрубок 11 с помощью крана 12 подается газообразный инициатор гелеобразования. ИнициаторВНИИПИ Заказ 66 10/36 Тираж 822 Подпнсное фиднал ППП ффПатеатфф, г. Уагород,уа.Проектная, 4 3 11137гелеобразования воздействует на жидкую пленку 1 и переводит ее в состояние геля. Исследуемый газ изкамеры подачи 2 проникающего газадиффундирует через жидкую пленку51 и смешивается с газом-носителемв камере 3 подачи газа-носителя,откуда смесь газов по коммуникациям 5поступает для анализа на хроматограф 6. Эксперимент заканчиваетсяпри выходе процесса проницаемостина стационарный режим,т.е. реализуется метод стационарного потокадля пленки цилиндрической формы.Толщина пленки определяется с по 15мощью омметра 13, подсоединенного кэлектродам 14. Затем рассчитываетсякоэффициент проницаемости по формуле (1)Выполнение патрубка ввода газаносителя в виде дополнительного кольцевого канала, размещенного концентрично носика воронки, является необходимым, поскольку любой другойассимметричный способ подачи газаносителя по отношению к цилиндрической пленке жидкости заканчивается еебыстрым разрушением.В результате быстрого (1-2 с) перевода пленки в состояние геля при30помощи газообразного инициатора гелеобразования истечение жидкости изнее под действием гравитационных икапиллярных сил прекращается, толщина полученной цилиндрической пленкид перестает изменяться во времени 3., и процесс проницания проникающего газа выходит на стационарный режим 3 = се за время ,щ . Точность определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок обус 40ловлена уникальным свойством пленокцилиндрической формы - равноутолщенностью по высоте (более 997),Суммарная ошибка в определении45 коэффициента проницаемости Е складывается из ошибки Ещ, обусловленной разнотолщинностью пленки, а также погрешности измерительной аппаратуры: хроматографа Г и омметра Еа , В условиях проводимогоэксперимента используют хроматограф ЛХИ 8 МД с Ех = 47 и комбинированный 14 4прибор Цс Ем = 67. Принимая Епл = 107, имеем Е =ЕщГхмы =10+4+6=20 (7)Экспериментально определяют коэффициент проницаемости аргона (газ - носитель-гелий) через гелеобразную пленку, образованную из 57.-ного водного раствора ноливинилового спирта марки А с 0,27 хлорида железа, переведенную в состояние геля газообразным аммиаком. Применяемые электроды изготовлены иэ нержавеющей стали 12 Х 18 Я 10 Т. Размеры камеры 3 составляют (100 х 100 х 75) 1 б м, а размеры образуемой цилиндрической пленки 1 - (54 к 54 х 1 С) 10 и. Величина стационарного потока составляет-4се = 1,1 10 кг/мс, толщина пленкисг = 2,8- 104 м, где Я = 0 87 Ом м,1,8 10 фОм, Э = 5,4 1 О м, от" куда по формуле (4) коэффициент про-оницаемости Р=3,1 1 О кг/мс, а коэффициент диффузии по формуле Й) Ъ = 6010 мыс при ь = 51 10 кг/мфрастворимость аргона в воде при 20 С,Предлагаемое устройство позволяет эффективно определять коэффициент проницаемости гелеобразных пленок, количественно характеризующий ста" бильность пен: чем меньше коэффициент проницаемости, тем более стабильна пена . Сравнивая коэффициенты диффузии (полученньй экспериментально и рассчитанньй теоретически) можно отметить, что их численные значения находят в пределах ошибки эксперимента 207, а следовательно, можно сделать вывод, что гелеобразная пленка из 57-ного водного раствора поли- винилового спирта марки А не представляет сопротивления процессу переноса аргона по сравнению с жидкой пленкой. Таким образом, предварительные результаты, позволяющие оценить стабильность пены по данным о проницаемости отдельной пленки, существенно ускоряют процесс создания стабильных пен на основе водных растворов гелеобразующих полимеров, например, поливинилового спирта, а также снижают расход материалов. и трудовые затраты при исследовании эа счет уменьшения потребности компонентов в растворах.