Способ получения эмульсий
Использование: приготовление неокрашенных дисперсных систем в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: смесь компонентов подают в поле гидродинамической кавитации и обрабатывают до достижения эмульсией оптической плотности 1,00-0,85 при длине световой волны 300-400 нм. Разность давления на входе в реактор и на выходе 0,7- 1,5 мПа 1 з. п. ф-лы, 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ПРИ ГКНТ СССР С) П И САН И Е ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС1ВУ 1 (21) 4883013/26 (22) 08.10.90 (46) 15,08.92. Бюл. N. 30 (71) Украинский научно-исследовательский институт целлюлозно-бумажной промышленности (72) P. А. Солоницын и С. Ф. Пилипейко (56) Эмульсии. Перевод с английского. Под ред. А, А. Абрамзона, Л.: Химия, 1972, с. 1112, 14-17. Авторское свидетельство СССР М 745050, кл. В 01 F 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 ripinroтовлении неокрашенных "диспе рс ных систем. В целлюлозно-бумажной промы(щленности изобретение может быть использовано наиболее эффективно при получении эмульсий, и рименяемых для проклейки бумажной массы и обработки готовой продукции с целью придания гидрофобных свойств, Известны две группы способов получения эмульсий: одна заключается в.выращивании капель из маль х центров каплеобразования (конденсационный метод), а другая состоит в дроблении капель (методы диспергирования), Конденсацион. ный метод применяют для получения аэрозолей, метоДы диспергирования - при получении жидких эмульсий. Данное изобретение относится к rI)yriIiå способов. получения эмульсий диспергированием.. 4 2 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭМУЛЬСИЙ (57) Использование; приготовление неокра-. шенных дисперсных систем в различных отраслях промышленности. Сущность изобретения: смесь компонентов подают в поле гидродинамической кавйтации in обрабатывают до достижения эмульсией оптической плотности 1,00-0,85 при длине световой волны 300-400 нм. Разность давления на входе в реактор и на вьЖоде 0,71,5 мПа, 1 з. и, ф-лы, 1 табл. Известен способ получения эмульсий путем встряхивания сйстемы йесмешйвающихся жидкостей на виброустановке. Этот метод не получил развйтйя, так как достигаемый с его помощью размер частиц дисперсной фазы велик и составляет 50100 мкм. Кроме того, виброустановки малои рои зводител ь н ы." Известно, что стабильность и эффективность использования эмульсий повышается с повышением степени их дисперснбсти, Известен также способ получения эмульсий с меньшими размерами частиц в быстроходных смесителях, Перемешивание эффективно, когда течение в смесителе становится турбулентным so всем обьеме аппа-. рата. Применение высокоскоростных турбинных смесителей позволяет значительно уменьшить размеры частиц дисперсной 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, и 1754192 20 55 большой расход электроэнергии, а также достаточно крупные размеры дисперсной фазы. Известен более совершенный способ получения эмульсий путем продавливания жидкостей через щелевой узкий зазор между ротором и статором коллоидной мельницы. Зазор между ротором и статором может достигать 0 002 мм, а число оборотов ротора 20000 мин . Вследствие больших касательных напряжений в сочетании с центробежными сила Ми происходит почти мгновенный разрыв жидкой струи на капли, Диаметр капель s эмульсиях, получаемых при использовании коллоидных мельниц, составляет порядка 2 мкм. Однако процесс эмульгирования в коллоидных мельницах также связан с большими затратами электроэнергий. Известен также способ диспергирования "жйдкости путем пропускания ее под высоким давлением через малые отверстия. При этом давление составляет до 3,5— 107 н/м при поперечном сечении отверстий порядка 10 см . Широкое при-4 2 менение этот способ, реализуемый в аппаратах-гомогенизаторах, получил в пищевой промышленности при гомогенизации молока. Получаемые при этом эмульсии имеют размер частиц 1 м км, Однако известный способ получения эмульсий также связан со значительным расходом электроэнергии, кроме того указанные аппараты работают под большим давлением. Наиболее близким к предлагаемому является. способ получения эмульсий йутем обработки смеси в поле гидродинамической кавитации с использованием кавитацион ного реактора, который обеспечивает интенсивное перемешивание и высокое качество полученной смеси. Однако кавитационный реактор, применяемый для получения эмульсий, имеет ряд существенных недостатков, которые обуславлйвают высокий уровень энергозатрат на процесс, Прйменение решетки кавитаторов, расположенных в диаметральной плоскости реактора без использования пристенных кавитато ров, и ри водит к "и роскокам" части потока обрабатываемой смеси вне кавитационного поля, что приводит к непроизводительйь|м затратам энергии и снижению коэффициента полезного действия реактора. Расположение кавитаторов в двух параллельных диаметральных плоскостях также ведет к повышенному расходу электроэнергии, так как интенсивность кавитации, 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 300400 нм, причем разность давления на входе в реактор и на выходе составляет 0,7-1,5 МПа; B 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 Ro уравнению Геллера позволяют определить степень дисперсности эмульсии, оцениваемой по величине среднего радиуса частиц. Данная методика распространяется на неокрашенные эмульсии при размерах частиц 1 1 в пределах — — — длины световой волны 8 10 примерно 0,2-0,05 мкм. Пример 1. Смесь из 50 л кремнийорганической жидкости (КОЖ) и 50 л 1%-ного раствора поливинилового спирта (П ВС) подвергалась обработке в поле гидродинамиче1754192 Показатели П име ы Объем обрабатываемой смеси, л Продолжительность обработки, с Средний радиус частиц, мкм Потребляемая мощность, кВт Удельный расход электкВтч роэнергии, м Оптическая плотность 100 100 100 100 60 120 180 0,07 0,08 0,11 0,11 0,11 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 выходе из реактора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с, Далее определялись размеры 5 частиц дисперсной фазы и расход электроэнергии на процесс, Определение размеров частиц производилось на основе измерения оптической плотности эмульсии по фотоэлектроколориметру КФК-2 и расчетов по 10 уравнению Геллера. Пример 2, Смесь КОЖ и ПВС, состав-. ленная в соотношении, как в примере 1, обрабатывалась согласно примера 1 при. продолжительности 120 с с последующим 15 определением размеров частиц дисперсной фазы и расхода электроэнергии на процесс, Давление на входе в реактор составляло 1,8 мПа, на выходе 0,3 мПа, Пример 3. Смесь КОЖ и ПВС, в 20 которой указанные компоненты взяты в количестве 50 л, обрабатывалась согласно примера 1 при продолжительности 180 с с последующим определением размеров частиц дисперсной фазы и расхода электро- 25 энергии на процесс, Однако, в отличие от примера 1, обработку смеси ведут при давлении на входе в установку 1,4 мПа, на выходе 0,4 мПа, Пример 4, Смесь из 30 л КОЖ.и 70 л 30 0,57-ного раствора ПВС подвергалась обработке в поле гидродинамической кавита-" ции на лабораторной кавитационной установке, Режимы обработки: давление на входе в реактор 1,0 мПа, на выходе из реак- 35 тора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с. Далее определялись размеры частиц дисперсной фазы и расход электроэнергии на процесс. Пример 5. 5 л клей-пасть1 размешиваются в 45 л воды. Смесь подвергалась обработке в поле гидродинамйческой кавитации на лабораторной кавитационной установке. Режимы обработки: давление на входе в реактор 1,0 мПа, на выходе из реак тора 0,3 мПа, продолжительность обработки 60 с. Далее определялись размеры 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 юшийся тем, что, с целью снижения расхода электроэнергии, обработку смеси компонентов ведут до достижейия эмульсией оп- тической плотности 1;00-0,85 при длине световой волны 300 — 400 нм. 2, Способ по и. 1, отл ича ю щи йс я тем, что обработку смеси компонентов ведут при разности давления на входе-в реактор и на выходе 0,7-1,5 МПа, 
