Способ определения среднего размера капель (дисперсности) эмульсий

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii) 48445I

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 12.07.72 (21) 1811812/26-25 с присоединением заявки ¹ (32) Приоритет

Опубликовано 15.09.75. Бюллетень № 34

Дата опубликования описания 01 01.76 (51) М. Кл. G Oln 27/02

G 0ln 9/36

G Оlп 29/00

Государственный комитет:

Совета Министров СССР (53) УДК 543.2(088.8) по делам изобретений . и открытий (72) Авторы изобретения

А. А. Абрамзон, А. А. Рохленко и Е. И. Фирсов

Ленинградский химико-фармацевтический институт (71) Заявитель (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СРЕДНЕГО РАЗМЕРА КАПЕЛЬ (ДИСПЕРСНОСТИ) ЭМУЛЬСИЙ

Изобретение относится к способу определения среднего размера капель (дисперсности) эмульсий, применяемых в самых р зличных областях народного хозяйства.

Известен способ Коултера, в основе которого лежит метод кондуктометрического анализа, заключающийся в том, что через капиляр, в который впаяны электроды, пропускается эмульсия. При прохождении через капиляр катцель дисперсной фазы регистрируется изменение электропроводности в виде импульса электрического напряжения, величина которого зависит от размера шарика дисперсной фазы. Число и величина импульсов подсчитываются счетно-решающим устройством, выдающим данные о дисперсности эмульсии.

Этот способ обладает следующими существенными недостатками:

1. Перед анализом эмульсия требует значительной подготовки — разбавления до определенной концентрации и смешения с солевым раствором.

2. Применим только для эмульсий типа м асло — вода.

3. Анализируемые частицы должны быть соизмеримы по размеру с капиляром, т. е. необходимо предварительно микроскопическое исследование эмульсии и подбор соответствующего капиляра. Следовательно, метод применим практически для монодисперсных эмульсий.

Целью предлагаемого способа является определение среднего размера капель эмульсий прямого и обратного типа непосредственно в рабочем объеме в реальном масштабе времени.

Особенностью предлагаемого способа является то, что для нахождения среднего размера капель эмульсий измеряют поглощение ультразвука, концентрацию дисперсной фазы и электропроводность эмульсии, по величине которой судят о типе эмульсии.

Экспериментально была установлена следу15 ющая зависимость:

Ig r = Ь (Ig (а — а,) — Ig С вЂ” а), где а — поглощение в дисперсной фазе; ссо — поглощение в дисперсионной среде;

20 С вЂ” концентрация дисперсной фазы; а, b — коэффициенты, зависящие от природы веществ дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Таким образом, определение сред него раз25 мера капель эмульсии осуществляется путем измерения коэффициента поглощения ультразвука эмульсией и концентрации дисперсной фазы, Кроме этого, для однозначного выбора ,коэффициентов а, b, определяется тип эмульзо сии замером ее электропроводности. Для

484451

U, In —— 2

65 прямых эмульсий характерна электропроводность, на порядки превышающая электропроводность обратных эмульсий. Средний размер капель эмульсии рассчитывается по формуле:

1g r .= b (1g (я — o,) — Ig С вЂ” а).

Предлагаемый способ позволяет определять средний размер капель эмульсий любой дисперсности. Эмульсия не нуждается в предварительной подготовке, измерения производятся в реальном масштабе времени, что дает возможность создания цепиобратной связи с целью управления технологическим процессом приготовления эмульсии.

На фиг. 1 дана принципиальная схема прибора, с помощью которого осуществляется предложенный способ; на фиг. 2 — измерительная ячейка; на фиг. 3 приведена зависимость величины коэффициента поглощения ультразвука частоты f от концентрации дисперсности.

Прибор работает следующим образом.

С генератора 1 импульсное напряжение j высокой частоты порядка нескольких МГц подается на пьезоизлучатель 2, излучающий ультразвук в двух направлениях. Пьезоприемники 3 и 4 с резонансной частотой превращают энергию ультразвука в электрические колебания. Напряжение с пьезоприемников подается на логарифмические усилители 5 и 6. Так как коэффициент поглощения ультразвука определяется по формуле где U< и Уг — напряжения, снимаемые с пьезоприемников, находящихся на расстоянии ll и 1г соответственно от пьезоизлучателя, Л1— постоянный коэффициент, равный 1 — 4, то для получения значения а усилители пьезоприемников имеют нагрузку с логарифмической характеристикой. В качестве такой нагрузки используются полупроводниковые диоды 7 и 8, работающие на логарифмическом участке характеристики. Резисторы 9 и 10 исправляют форму реальной характеристики диодов. Таким образом при последовательном прохождении импульсов от пьезоприемников сигналы на нагрузках усилителей будут пропорциональны lnU и 1пУг соответственно. Эти сигналы поступают на накопительные цепочки (диод 11 конденсатор 12 — диод 13 конденсатор 14). В момент срабатывания ключей, собранных по типовой схеме на транзисторах 15 и 16, частота срабатывания ключей равна частоте импульсов генератора 1, но импульсы, поступающие на ключи, задержаны относительно основных на несколько десятков МКсек блоком 17 задержки, т. е. на время, достаточное для прохождения импульсов через эмульсию и накопления на указанных цепочках.

Емкости 12 и 14 разряжаются на резисторы

18 и 19, таким образом напряжение в точках а и b равняется разности напряжений на кон5

З5

10 г

50 денсаторах 13 и 14, то есть пропорционально и. Напряжение, пропорциональное а, через блок 20, служащий для ввода поправочного коэф фициента к коэффициенту поглощения ультразвука, подается на логарифмический усилитель 21.

Для определения концентрации служит денситометр, Он состоит из генератора 22 низкой частоты порядка 300 — 600 Гц, мостовой схемы, в состав которой входит тензодатчик 23, укрепленный на плоской пружине 24, и тензодатчи к 25, служащий для термокомпенсации.

Плоская пружина соединена с поплавком 26, помещаемым в эмульсию. Конструктивно плоская пружина и поплавок помещены в ячейку (см. фиг. 2). При изменении плотности эмульсии изменяется выталкивающая сила, действующая на поплавок, пружина деформируется, и в диагоналях с, d моста появляется сигнал, который усиливается логарифмическим усилителем 27.

Сигнал, снимаемый с логарифмического усилителя, пропорционален ln p. Так как р=с (р — рг)+рг где р — измеренная плотность эмульсии, р> и рг — плотности дисперсной и дисперсионной фазы, С вЂ” концентрация дисперсной фазы, выраженная в объемных долях, то напряжение с логарифмического усилителя 27 подается на делитель 28, состоящий из потенциометров, проградуировапных в единицах плотности. С выхода делителя снимается сигнал, пропорциональный lnC.

Для определения значения дисперсн ости сигналы с логарифмического усилителя и делителя подаются на схему вычитания сопротивления 29 и 30, напряжение с точек т, и подается на индикатор, проградуированный в единицах дисперсности.

Для введения поправок к коэффициенту поглощения в соответствии с типом эмульсии использован сигнал от,кондуктора. В состав копдуктометра входит платиновый электрод

31, конструктивно находящийся в ячейке (см. фиг. 2). В качестве второго электрода использован стакан 32. К электродам подведено переменное напряжение от генератора 22 через небольшое сопротивление 33. Информация о концентрации дисперсной фазы снимается с клеммы 34, Предмет изобретения

Способ определения среднего размера капель (дисперсности) эмульсий, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью обеспечения возможности проведения измерений непосредственно в рабочем объеме в реальном масштабе времени эмульсий прямого и обратного типа, измеряют поглощение ультразвука, концентрацию дисперсной фазы и электропроводность эмульсии, по величине которой судят о типе эмульсии, и определяют искомую величину по формуле:

I g r b (Ig (x —,) — Ig C — а), 484451 где r — средний радиус капель; а — коэффициент поглощения ка в эмульсии;

mo — коэффициент поглощения ка в дисперсионной среде; ультр азвуультразвуС вЂ” концентрация диаперсной фазы; а, Ь вЂ” коэффициенты, зависящие от природы веществ дисперсной фазы и дисперси5 онной среды и от типа эмульсии.

484451 000

4000 000

2000

Составитель В. Платонов

Корректор Л. Котова

f000

Редактор H. Коган

Типография, пр. Сапунова, 2

10 га 80 40 50 60 70 80

Юиг Л

Заказ 3165)5 Изд. № 1799 Тираж 902 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета

Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5