Способ получения монодисперсных капель

 

Изобретение предназначено для получения монодисперсных капель из жидкости и может быть использовано, например, при диспергировании, гранулировании, дозировании, капсулировании. Способ заключается в том, что подачу диспергируемой жидкости в емкость и истечение ее в дисперсионную среду через границу раздела фаз дисперсионная среда - воздух осуществляют из капилляра, расположенного стационарно на расстоянии 0,36-2,75 мм от поверхности дисперсионной среды, при вязкости диспергируемой жидкости 1,002-62 мПа•с и диаметре капилляра 0,1-1,5 мм. Достигается стабильное качество капель диаметром 1-3 мм без наложения каких-либо динамических воздействий. 1 табл., 2 ил.

Изобретение относится к химической, фармацевтической и другим отраслям промышленности, где необходимо получать монодисперсные капли из жидкости различной вязкости диаметром 1-3 мм, например, при диспергировании, гранулировании, дозировании, капсулировании и пр.

Известен способ получения монодисперсных капель, получаемых при наложении колебаний определенной частоты на струю жидкости, вытекающую из сопла в спокойный воздух [1].

Недостатком данного способа является то, что разброс диаметров капель составляет 5%.

Известен способ получения сферических монодисперсных капель диаметром 0,1-1,5 мм с помощью стационарно установленного капилляра [2].

Недостатком этого способа является то, что с помощью предлагаемого капилляра можно получить капли размером только до 1,5 мм, при этом инжекторная трубка представляет собой очень сложную конструкцию.

Наиболее близким, принятым за прототип является способ гранулирования жидких веществ, включающий подачу гранулируемого вещества в сопло, которое подвергается колебаниям в вертикальном направлении и перемещается через границу раздела фаз дисперсионная среда - воздух в каждом периоде колебаний [3] . При этом отклонение размеров капель от заданного диаметра не превышает 1%.

Недостатком данного способа является то, что для перемещения необходим кривошипно-шатунный механизм, связанный с электродвигателем, что в свою очередь, вызывает вибрацию и шумовой эффект, а также приводит к энергозатратам.

Задачей предлагаемого изобретения является получение монодисперсных капель диаметром 1-3 мм, образующихся при статическом режиме истечения жидкости в дисперсионную среду из капилляра, расположенного в воздушной среде, без наложения каких-либо динамических воздействий.

Поставленная задача достигается тем, что дисперигируемую жидкость заливают в емкость с каппилляром. В приемнике находится дисперсионная среда, не смешивающаяся с диспергируемой жидкостью. При этом плотность диспергируемой жидкости должна превышать плотность дисперсионной среды. В отличие от известного способа процесс образования монодисперсных капель происходит в капельном режиме в статистических условиях. Способ получения монодисперсных капель жидкости включает подачу диспергируемой жидкости в емкость и истечение ее в дисперсионную среду из капилляра через границу фаз дисперсионная среда - воздух, при этом кончик капилляра располагают стационарно на расстоянии 0,36-2,75 мм от поверхности дисперсионной среды при вязкости диспергируемой жидкости 1,002-62 мПа•с и диаметре капилляра 0,1-1,5 мм.

На фиг. 1 схематично изображено устройство для реализации описываемого способа; на фиг 2 - стадии каплеобразования.

Устройство содержит емкость 1 для диспергируемой жидкости с капилляром 2, приемник 3, заполненный дисперсионной средой и имеющий перегородку 4 с отверстием для слива избытка дисперсионной среды, винт 5, регулирующий положение приемника 3, микроскоп 6 с фокусирующим винтом 7, штатив 8 для крепления емкости 1 и станину 9.

Способ осуществляют следующим образом.

Диспергируемую жидкость заливают в емкость 1 с капилляром 2, из которого она выходит в виде капель в дисперсионную среду, не смешивающуюся с первой жидкостью. Кончик капилляра расположен от поверхности дисперсионной среды в приемнике 3 на расстоянии 0,36-2,75 мм. Капли диспергируемой жидкости, образующиеся на конце капилляра, касаются границы раздела фаз дисперсионная среда - воздух и, частично деформируя ее, прорывают границу раздела фаз. Граница раздела фаз смыкается сверху капли, поверхность выпрямляется и отрывает каплю, которая принимает сферическую форму. Таким образом происходит полный цикл каплеобразования. Размер образующейся капли зависит от расстояния между кончиком капилляра и границей раздела фаз дисперсионная среда - воздух, от вязкости и поверхностного натяжения диспергируемой жидкости, от диаметра капилляра.

Пример 1. Опыт осуществляется на установке, изображенной на фиг. 1.

Диспергированию подвергают воду. В качестве дисперсионной среды используют гептан. Устанавливают капилляр диаметром 0,1 мм на расстоянии 1,45 мм от границы раздела фаз гептан - воздух. В приемник 3 заливают гептан, а в емкость 1 - воду, которая начинает в статических условиях под действием силы тяжести истекатель из капилляра в капельном режиме. Размер капель фиксируется с помощью микроскопа и составляет 1,52 мм.

Пример 2. Опыт проводят на установке, изображенной на фиг. 1. Диспергируют в гептан 80%-ный раствор глицерина в воде из капилляра диаметром 0,5 мм. Опыт проводят с последовательностью операций и контролем результатов, описанным в примере 1. Расстояние между капилляром и границей раздела фаз гептан - воздух составляет 1,46 мм, при этом размер образующихся капель 2,35 мм.

Данные экспериментов на предельные и запредельные значения сведены в таблицу.

Преимущества предлагаемого способа следующие: 1) позволяет получать капли диаметром 1-3 мм из жидкости вязкостью 1-62 мПа•с, которые невозможно получить при свободном истечении в воздушную или дисперсионную среду, а также аэрированием (распылителем); 2) простота используемых элементов оборудования (жидкость, капилляр, приемник); 3) отсутствие вибрации и шума; 4) регулирование размера получающих капель с использованием одного и того же капилляра изменением расстояния между кончиком капилляра и границей раздела фаз.

Источники информации 1. РЖХ, 4, 1976.

2. Патент Франции 2255098 от 17.02.76г., кл. B 01 J 2/06.

3. Авт. св.СССР 807523 от 20.11.80г., кл. B 01 J 2/06.

Формула изобретения

Способ получения монодисперсных капель жидкости, включающий подачу диспергируемой жидкости в емкость и истечение ее в дисперсионную среду из капилляра через границу раздела фаз дисперсионная среда - воздух, отличающийся тем, что кончик капилляра располагают стационарно на расстоянии 0,36-2,75 мм от поверхности дисперсионной среды при вязкости диспергируемой жидкости 1,002-62 мПа•с и диаметре капилляра 0,1-1,5 мм.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4