Устройство для определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕЛЕОБРАЗНЫХ ПЛЕНОК, содержащее камеру подачи проникающего газа, снабженную патрубком ввода прониканлцего газа, и камеру подачи газа-носителя, снабженную патрубками ввода и вывода газа-носителя, отличающеес я тем, что, с целью повышения точности определения, 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 перемещения вдоль вертикальной оси камеры подачи газа-ноg сителя. ko

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

1 ЕСПУБЛИН,.SU„„1113

g(gg G 01 N 15/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

:g/

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3578499/18-25 (22) 18.04.83 (46) 15.09 .84 Бюл . и 34 (72) С.Р.Лебедев, Е.И.Лебедев и Н.H.Íèêèòñêàÿ (53) 531.72 (088.8) (56) 1, Bro . Thuman M. Mc Eain J.—

J.Со11.Sci. 1953,V 8,Н - 5,р.508-519.

2. Попков С.П. Студнеобразное состояние полимеров. М., 1974, с . 255 (прототип) . (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

КОЭФФИЦИЕНТА ПРОНИЦАЕМОСТИ ГЕЛЕОБ

РАЗНЫХ ПЛЕНОК, содержащее камеру подачи проникающего газа, снабженную патрубком ввода проникающего rasa, и камеру подачи газа-носителя, снабженную патрубками ввода и вывода газа-носителя, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точности определения, 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 перемещения вдоль вертикальной оси камеры подачи газа-носителя.

1113714 Э мещения вдоль вертикальной оси камеры подачи газа-носителя.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Определение коэффипиента проницаемости Р основано на реализации двух подходов: определении величины стационарного потока газа (либо паров)

3с,через пленку хроматографически, а толщины пленки о по электросопротивлению по формулам се (2) t5 где 1 —

Н

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение при исследовании проницаемости гелеобразных пленок в химической, пищевой, фармацевтичес- g кой и других отраслях промышленности.

Известно устройство для определения коэффициента проницаемости воздуха через пленку жидкости, содержащее микроскоп с координатной 10 сеткой. Искомый коэффициент определяют по данным измерения уменьшения размеров отдельного полусферического пузыря, плавающего по поверхности раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ) (13.

Однако для определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок устройство не приемлемо совсем, поскольку размеры пузыря прак- 20 тически перестают изменяться при переводе пузыря в состояние геля, превышающее вязкость раствора для получения пузыря на 8-10 порядков.

Наиболее близким по технической 25 сущности к предлагаемому является устройство для определения коэффициента проницаемости гелеобразных пле нокк, содержащее камеру и одачи пр оникающего газа, снабженную патрубком щ ввода проникающего газа, и камеру подачи газа-носителя, снабженную патрубками ввода и вывода газа-носителя C 2 1.

Данное устройство характеризуется недостаточнои точностью определе5 ния коэффициента проницаемости гелеобразных пленок.

Целью изобретения является повышение точности определения коэффици- ента проницаемости гелеобразных пле.нок.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для определения коэффициента проницаемости гелеобразных 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 газаносителя — в виде воронок, концентрично размещенных в камере подачи газа-носителя, жестко соединенных и установленных с возможностью перестационарный поток вещества, кг/M c i удельное объемное электрическое сопротивление, Ом.м, объемное электрическое сопротивление 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 ràsà-носителя, патрубок 10 подачи проникающего (исследуемого) газа, патрубок 11 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. Инициатор

ВНИИПИ Заказ 6610/36 Тираж 822 Подннсное

Фнлнал ППП "Патент", г. Уагород,уа.Проектная, 4 э 11137 гелеобразования воздействует на жидкую пленку 1 и переводит ее в состояние геля. Исследуемый газ из камеры подачи 2 проникающего газа диффундирует через жидкую пленку

1 и смешивается с газом-носителем в камере 3 подачи газа-носителя, откуда смесь газов по коммуникациям 5 поступает для анализа на хроматограф 6. Эксперимент заканчивается при выходе процесса проницаемости на стационарный режим,т.е. реализуется метод стационарного потока для пленки цилиндрической формы.

Толщина пленки определяется с nof5 мощью омметра 13, подсоединенного к электродам 14. Затем рассчитывается коэффициент проницаемости по формуле (1) .

Выполнение патрубка ввода газаносителя в виде дополнительного кольцевого канала, размещенного концентрично носика воронки, является необходимым, поскольку любой другой ассимметричный способ подачи газаносителя по отношению к цилиндрической пленке жидкости заканчивается ее быстрым разрушением.

В результате быстрого (1-2 с) перевода пленки в состояние геля при

30 помощи газообразного инициатора гелеобразования истечение жидкости из нее под действием гравитационных и капиллярных сил прекращается, толщина полученной цилиндрической пленки д перестает изменяться во времени ь, и процесс проницания проникающего газа выходит на стационарный режим Л = ca за время .-щ . Точность определения коэффициента проницаемости гелеобразных пленок обус40 ловлена уникальным свойством пленок цилиндрической формы — равноутолщенностью по высоте (более 997), Суммарная ошибка в определении

45 коэффициента проницаемости Е складывается из ошибки Е, обусловленной разнотолщинностью пленки, а также погрешности измерительной аппаратуры: хр оматографа Е и омметра Ео » . В условиях проводимого эксперимента используют хроматограф

ЛХИ 8МД с Е м = 47 и комбинированный

14 4 прибор Ц-415 с 8< = 67. Принимая

Епл = 107, имеем Е =Ещ,ц -Г.® = — 10+4+6=20 (7.) .

Экспериментально определяют коэффициент проницаемости аргона (газ— носитель-гелий) через гелеобразную пленку, образованную из 5Х-ного водного раствора цоливинилового спирта марки А с 0,2Х хлорида железа, переведенную в состояние геля газообразным аммиаком. Применяемые электроды изготовлены иэ нержавеющей стали t2X18ttt07 ° Размеры камеры 3 составляют (100 х 100 м 75) 1б м, а размеры образуемой цилиндрической пленки 1 — (54 к 54 х 1С)10 и. Величина стационарного потока составляет

4 cm = 1, t 10 кг/м с, толщина пленки

+ = 2,8 - 10 м, где Я = 0,87 Ом м, 1,8 . 10" Ом, Э = 5,4 10 м, от" куда по формуле (4) коэффициент про-о ницаемости P=3,1 10 кг/м с, а коэффициент диффузии по формуле Й)

Ъ = 6,0 ° 10 мыс при ь = 5,1 10 кг/м растворимость аргона в воде при 20 С.

Предлагаемое устройство позволяет эффективно определять коэффициент проницаемости гелеобразных пленок, количественно характеризующий стабильность 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 поливинилового 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 sa счет уменьшения потребности компонентов в растворах.