Способ получения эмульсий

(5 ц 5 В 01 Р 3/00, 3/О ЕТЕНИЯ ОПИСАН АВТОРСКОМУ Е ИЗОБРИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(72) Р, А. Солоницын и С. Ф. Пилипейко (56) Эмульсии. Перевод с английского. Под ред. А, А. Абрамзона, Л.: Химйя, 1972, с, 11- 12, 14-17.Авторское свидетельство СССР М 745050, кл. В 01 Р 3/08, 1977,Изобретение относится к споСобу получения эмульсий и может быть использовано в целлюлозно-бумажной,пищевай,текстильной, топливной, хймической и других отраслях промышленности при приготовлении неокрашенньх "дисперсныхсистем. В целлюлозно-бумажной промышленности изобретение может быть использовано наиболее эффективно приполучении эмульсий, и рименяемых для проклейки бумажной массы и обработки готовой продукции с целью приданиягидрофобных свойств,Известны две группы способов получе-ния эмульсий: одна заключается в.выращивании капель из мальх центровкаплеобразования (конденсационный метод), а другая состоит в дроблении капель "(методы диспергирования), Конденсацион. ный метод применяют для получения аэрозолей, метоДы диспергирования - приполучении жидких эмульсий.Данное изобретение относится к группеспособов получения эмульсий диспергированием. 2(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙд (57) Использование: приготовле.ниенеокрашенных дисперсных систем в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: смесь компонентов подаютв поле гидродинамической кавйтациии обрабатывают до достижения эмульсией оптической плотности 1,00-0,85 при длине световой волны 300-4 ЬО нм. Разность давления на входе в реактор и на вьЖоде 0,7- 15 мПа, 1 3, и, ф лы, 1 табл. Известен способ получения эмульсий путем встряхивания сйстемы йесмешйвающихся жидкостей на виброустановке.Этот метод не получил развйтия, так как достигаемый с его помощью размер частиц дисперсной фазы велик и составляет 50- 100 мкм. Кроме того, виброустановки малопроизводительны. Известно, что стабильность и эффективность использования эмульсий повышается с повышением степени их дисперсности,"Известен также способ получения эмульсий с меньшими размерами частиц в быстроходных смесителях, Перемешивание эффективно, когда течение в смесителе становится турбулентным во всем обьеме аппарата, Применение высокоскоростных турбинных смесителей позволяет значительно уменьшитьразмеры частиц дисперс- ной фазы, благодаря интенсификации перемешивания под действием возникающих значительных центробежных сил. Диаметр капель в эмульсиях, получаемых в таких смесителях, составляет:порядка 5 мкм.Недостатком известного способа получения эмульсий в смесителях является длительность процесса, а следовательно, и20 25 30 35 40 45 50 55 большой расход электроэнергии, а такжедостаточно крупные размеры дисперснойфазы,Известен более совершенный способполучения эмульсий путем продавливанияжидкостей через щелевой узкий зазор между ротором и статором коллоидной мельницы. Зазор между ротором и статором можетдостигать 0 002 мм, эчисло оборотов ротора20000 мин, Вследствие больших касательных напряжений в сочетании с центробежными силами происходит почти мгновенныйразрыв жидкой струи на капли, Диаметр капель в эмульсиях, получаемых при использовании коллоидных мельниц, составляетпорядка 2 мкм.Однако процесс эмульгирования в коллоидных мельницах также связан с большими затратами электроэнергии-.Известен также способ диспергирования "жйдкости путем пропускания ее подвысокимдавлением через малые отверстия. При этом давление составляет до 3,5 -107 н/м при поперечном сеченииотверстий порядка 10 см, Широкое при.4 2менение этот способ, реализуемый в аппаратах-гомогенизаторах, получил в пищевойпромышленности при гомогенизации молока. Получаемые при этом эмульсии имеютразмер частиц 1 мкм,Однако известный способ полученияэмульсий также связан со значительнымрасходом электроэнергии, кроме того указанные аппараты работают под большимдавлением.Наиболее близким к предлагаемому является способ получения эмульсий йутемобработки смеси в поле гидродинамическойкавитации с использованием кавитационного реактора, который обеспечивает интенсйвное перемешивание и высокое качествополученной смеси.Однако кавитационный реактор, применяемый для получения эмульсий, имеет рядсущественных недостатков, которые обуславлйвают вь 1 сокий уровень энергозатратна процесс,Применение решетки кавитаторов, расположенных в диаметральной плоскости реактора без использования пристенныхкавитаторов, приводит к "проскокам" частипотока обрабатываемой смеси вне кавитационного поля, что приводит к непроизводительйьм затратам энергии и снижениюкоэфФициента полезного действия реактора,Расположение кавитаторов в двух параллельных диаметральных плоскостях также ведет к повышенному расходуэлектроэнергии, так как интенсивность кэвитации, возникающей при обтекании обоих рядов кавитаторов, снижается вследствие распределения общего рядов кавитаторов, снижается, вследствие распределения общего .перепада давления в реакторе между обоими рядами кавитаторов, Перепад давления в каждом ряду составляет часть общего перепада Интенсивность же кавитации является решающим фактором эффективности эмульгирующего воздействия и расхода электроэнергии на процесс,Данное устройство является также устройством периодического действия, что снижает его эффективность при применении в промышленных потоках,Цель изобретения - снижение расхода электроэнергии на процесс получения эмульсии при сохранении высокой степени дисперсности. Поставленная цель достигается тем, что обработку смеси компонентов ведут до достижения эмульсией оптической плотности 1,00-0,85 при длине световой волны 300- 400 нм, причем разность давления на входе в реактор и на выходе составляет 0,7-1,5 МПа;В качестве устройства для реализации способа использована гидродинамическая кавитационная труба, в которой обрабатываемая смесь подается в сужающее устройство кавитационного реактора, В месте расширения сжатой струи создавалось кавитационное поле, которое оказывало эмульгирующее (диспергирующее) воздействие на смесь, Обработку смеси ведут при разности давления на входе в гидродинамическую кавитационную трубу и на выходе из нее 0,7 - 1,5 МПа. При заклопывании кавитационных пузырьков возникают ударные волны и микроструи, вызывающие дробление капель, Обработка жидкой системы проводится до тех пор, пока оптическая плотность образующейся эмульсии не достигает 1,00-0,85 при длине световой волны 300-400 нм, измеряемой с помощью фотозлектроколориметра, Последующая обработка результатов измерений и расчеты по уравнению Геллерэ позволяют определить степень дисперсности эмульсии, оцениваемой по величине среднего радиуса частиц. Данная методика распространяется нэ неокрашенные эмульсии при размерах частиц 1 1в пределах --- длины световой волны8 10примерно 0,2-0,05 мкм. П р и м е р 1. Смесь из 50 л кремнийорганической жидкости (КОЖ) и 50 л 1 О -ного раствора поливинилового спирта (П ВС) подвергалась обработке в поле гидродинамиче1754192 Показатели П име ы Обьем обрабатываемой смеси, л Продолжительность обработки, с Средний радиус частиц,мкм Потребляемая мощность, кВт Удельный расход электкВтч роэнергии, -з Оптическая плотность100 100 100 100 50 60 60 120 180 60 0,07 0,08 0,11 0,11 0,11 13 13 13 13 13 4,3 2,16 6,48 4,32 2,16 0,85 1,0 0,95 1,0 1,0 ской кавитации на лабораторной кавитационной установке, Режимы обработки: давление на входе в реактор 1,0 мПа, на выходеиз реактора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с, Далее определялись размеры 5частиц дисперсной фазы и расход электроэнергии на процесс, Определение размеровчастиц производилось на основе измеренияоптической плотности эмульсии по фотоэлектроколориметру КФКи расчетов по 10уравнению Геллера.П р и м е р 2, Смесь КОЖ и ПВС, состав-.ленная в соотношении, как в примере 1,обрабатывалась согласно примера 1 при.продолжительности 120 с с последующим 15определением размеров частиц дисперснойфазы и расхода электроэнергии на процесс,Давление на входе в реактор составляло1,8 мПа, на выходе 0,3 мПа,П р и м е р 3. Смесь КОЖ и ПВС, в 20которой указанные компоненты взяты в количестве 50 л, обрабатывалась согласнопримера 1 при продолжительности 180 с споследующим определением размеров частиц дисперсной фазы и расхода электроэнергии на процесс, Однако, в отличие отпримера 1, обработку смеси ведут при давлении на входе в установку 1,4 мПа, на выходе 0,4 мПа,П р и м е р 4, Смесь из 30 л КОЖ и 70 л 300,5 фД-ного раствора ПВС подвергалась обработке в поле гидродинамической кавита-"ции на лабораторной кавитационнойустановке, Режимы обработки: давление навходе в реактор 1,0 мПа, на выходе из реактора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с. Далее определялись размеры частиц дисперсной фазы и расход электроэнергии на процесс.П р и м е р 5. 5 л клей-пасть 1 размешиваются в 45 л воды. Смесь подвергалась обработке .в поле гидродинамйческой кавитации на лабораторной кавитационной установке. Режимы обработки: давление навходе в реактор 1,0 мПа, на выходе из реак- тора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с. Далее определялись разлеры частиц дисперсной фазы и расход электроэнергии на процесс.Условия кавитационной обработкй жидких систем при получении эмульсий и результаты определений средних радиусов частиц дисперсной фазы, а также удельных расходов электроэнергии на процесс примеров 1-5 приведены в таблице. Предлагаемый способ получения эмульсий позволяет получать смесь с высокой степенью дисперсности при снижении расхода электроэнергии на процесс.Формула изобретения 1, Способ получения эмульсий, включающий смешение компонентов с последующей обработкой смеси . в поле гидродинамической кавитации, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, обработку. смеси компонентов ведут до достижения эмульсией оп-тической плотности 1;00-0,85 при длине световой волны 300 - 400 нм.2, Способ по п.1,отл ича ю щийся тем, что обработку смеси компонентов ведут при разности давления на входе-в реактор и на выходе 0,7-1,5 МПа,