Способ седиментационного анализа дисперсных систем

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

° Социалистических

Реслублим

oi>949423 (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 290181 (21) 3243183/18-25 с присоединением заявки ¹â€” (23) ПриоритетОпубликовано 070882,Бюллетень ¹ 29

Дата опубликования описания 07,08.82

151) М Кл з

G 01 N 15/04

Государственный комитет

СССР ио делаю изобретений и открытий (53) УДК 66. 063. .62(088.8) (72) Авторы изобретения

A.Е.Ольгин, A.Ô.Øàëàéêèí, М.Н. Бабекин ф jap Р мержанов

Ы ф, 1 -"-« " )"

Научно-производственное объединение по термФгееким .методам добычи нефти "Союзтермнефтьо (71) Заявитель

4 (54) СПОСОБ СЕ 1ИМЕНТАЦИОННОГО АНАЛИЗА

TPf СПЕР СНЫХ СИСТЕМ,„,(щн

2- (р1-p )g

Изобретение относится к технике контроля за физическими параметрами веществ и может быть использовано для определения дисперсного состава суспензий и эмульсий в различных отраслях промышленности, в частности горнодобывающей, химической,.нефтехимической.

Известен способ определения радиуса частиц, основанный на регистрации количества осажденного материала в центробежном поле(11.

Недостатком такого метода является сложность измерительного оборудования, Наиболее близким по технической .сущности к предлагаемому является про. стой по конструктивному исполнению

cnoco6$2J седиментационного анализа дисперсных систем, заключающийся в регистрации массы осадка, выпадающего на чашечку весов, погруженную в систему. Цилиндр, в котором находится чашечка, заполняется до определенного уровня тщательно перемешанной суспензией или эмульсией. Через определенные, заранее установленные интервалы времени производят измерения массы выпавшего в чашечку осад" ка с помощью весов. По полученным точкам строят седиментационную кривую, с помощью которой можно определить фракционный состав суспензии или эмульсии по известной формуле

10 . где Н вЂ” высота столба жидкости, см, — вязкость жидкости, сПз; а о — плотность осаждаемых частиц и жидкости соответственно, г/см

Ъ, t . — время осаждения данной фракции в жидкости, с, g — ускорение силы тяжести, см/c+.

Недостатком способа является длительность анализа.

Цель изобретения — сокращение времени проведения анализа.

Поставленная цель достигается тем, что способ седиментационного

25 BHBJIB3a д сперсных систем, заключаю щийся в. регистрации массы-осадка, .выпадающего на чашечку весов, погруженную в систему, осуществляют при непрерывном, равномерном уменьшении высоты столба жидкости над чашечкой

949 423

Движение столика, вследствие его малой скорости, не оказывает влияния на процесс осаждения частиц.

Например, при опускании столика со скоростью осаящения сферичных частиц кварца в воде радиуса 1 мкм столик проходит путь в 1 см эа 4,17 мин, а конусная шестерня-гайка 6 при шаге резьбы ходового винта в 1 мм делает один оборот примерно эа 30 с. Это не вносит никакой динамической составляющей в процесс осаждения частиц. Применение предлагаемого способа основано также на том, что время нарастания скорости осаждения до постоянного значения очень мало.

Например, время достижения постоянной скорости осаждения частиц кварца с радиусом 50 мкм в воде равно

3,4 10 с, а для частиц с радиусом

1 мкм оно равно всего 1,7 ° 1(Г с.

Способ осуществляют следующим образом.

Первоначальная высота столба жидкости над чашечкой равна 10 см, вязкость дисперсионной среды 1 сПэ и скорость опускания столика 4 равна 1 см эа„ 100 с. Время осаждения фракции определяют в момент, когда масса осадка Р, накопившегося в чашечке, станет равной массе, которая оседает из столба жидкости над чашечкой ГР

Р= 4. "<9, со скоростью, равной или меньше скорости осаждения частиц наименьшего размера.

Величину эквивалентного радиуса частиц рассчитывают по формуле .1 5 ,,/ и н-сО "- Ю -кщ где D — диаметр чашечки, см; объемная концентрация исследуемой фракции твердой фазы суспензии, Ъ.

Пример. Время осаждения час; тиц данной фракции из столба жидкости высотой 10 см равно 1000 с, это и является временем анализа по известному методу, плотность оседаемых частиц равна 2 г/см плот3 ность жидкости — 1 г/см

В этом случае для расчета эквивалентного радиуса применяют известную формулу Стокса

cpu

2(„- ) где U - скорость осаждения частиц.

Высота равна 10 см 1000 с

0,01 см/с. — 0,46 мкм

9 ° 0 01

2 1 ° 980

Согласно предлагаемому способу в процессе анализа столик опускается со скоростью осаждения частиц мелкой фракции или:же меньшей. Выбрана скорость, равная 1 см эа 100 с, при этом время анализа сократится до

100 с, так как цилиндр за это время опустится на 5 см и столб жидкости где с - скорость уменьшения высоты столба жидкости над чашечкой см/с.

В результате рави -мерного уменьшения осаждаемого столба жидкости со скоростью, равной или меньше скорости выпадания частиц наименьшего. размера, происходит существенное сокращение времени анализа. Например, если для анализа взят столбик жидкости в 10 см (величина столбика жид. кости над чашечкой определяется ис- 2р ходя иэ концентрации дисперсной фазы, точности и диапазона измерения оедиментационных весов, и заданной точности анализа) и самая мелкая фракция сферических частиц кварца в воде имеет средний диаметр 1 мкм, то время анализа при известном способе составляет 51,7 мин, в то время как в предлагаемом - 25,8 мин, так как частицам мелкой фракции приходится пройти в два раза мень,ший путь.

На чертеже изображено устройство, реализующее предлагаемый способ.

Устройство состоит из цилиндра 1, 3э в котором расположена чашечка 2, подвешенная к коромыслу торсионных весов 3. Цилиндр 1 установлен иа столе 4. Ходовой винт 5 стола 4 своей конусной шестерней-гайкой 6 механи- 4р чески связан с конусной шестерней 7 электродвигателя 8, питание которого осуществляется через реостат 9.

Исследуемая суспензия заливается в цилиндр 1 до определенной высоты столба жидкости над чашечкой 2. При помощи реостата 9 устанавливается определенная скорость вращения электродвигателя. Момент вращения электродвигателя 8 через конусную шестерню 7 передается на конусную шестерню-гайку 6, .вызывая перемещение ходового винта 5 и опускание столика 4 с заданной скоростью.

Рекомендуемая скорость опускания стола 4 равна скорости осаждения частиц наиболее мелкой фракции при анализе полидиспераиых систем или же выбирается заведомо меньше скорости осаждения исследуемой монодисперсной фракции, Превышение 6Р указанных значений скорости приводит к нарушению процесса осаждения. Снятие показаний величины массы накопившегося осадка производят на торсионных весах 3. 65

949423

ИПИ Заказ 5733/28 аж 887 Подписное над чашечкой в конце анализа будет равен 5. см. Радиус рассчитывают по формуле

gg N-ct) 9. (10-0 01 ° 5001

-- --- — -=0,46 мкм,5 + р„-р > 2 500 980 (2-1) Величина частиц при заданных параметрах как по- известному, так и по предлагаемому способу одна и та !О же, но время анализа во втором случае в два раза меньше. Это происходит за счет увеличения скорости оседания частиц относительно дна чашечки . f5

При измерении полидисперсных суспенэий, определяют не количество осадка, накопившегося за какое-нибудь определенное время, а находят изменение скорости его накопления во времени, т.е. устанавливается зависимость между массой выпавшего осадка и временем его оседания(строят кривую седиментации и кривую распределения и представляют результаты в той или иной стандартной форме .

Таким образом, предлагаемый способ определения дисперсности суспенэий позволяет существенно сократить время анализа не ухудшая его точности.

Формула изобретения

Способ седиментационного анализа дисперсных систем, заключающийся в регистрации массы-осадка, выпадающего на чашечку весов, погруженную в систе му, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени анализа, регистрацию массы осуществляют при непрерывном, равномерном уменьшении высоты столба жидкости над чашечкой со скоростью, равной или меньШе скорости осаждения частиц наименьшего размера.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Аристов Б.Г. и др. Определение дисперсности состава органических пигментов с помощью центробежного седиментометра CB-3. - "Лакокрасочные материалы и их применение", 1978, 9 2, с. 56.

2. Авторское свидетельство СЭСР

Р 645063, кл. G 01 N 15/04, 1975.

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород,ул.Проектная