Электрогидравлические эмульгаторы и деэмульгаторы

Электрогидравлические удары способны весьма эффективно и быстро смешивать между собой в виде высокодисперсных эмульсий самые разнообразные вещества, которые затем могут долгое время не расслаиваться [5, 7, 19, 45]. Достигаемая диспер­сность эмульсий зависит как от свойств самих смешиваемых компонентов, так и от энергии, затраченной на изготовление эмульсии, а при заданной энергии импульса — от времени обра­ботки ее воздействием электрогидравлического эффекта. Эмульсии двух или нескольких несмешивающихся жидкостей могут быть получены различными способами, каждый из которых осущест­вляется с помощью специального устройства.

Электрогидравлические удары, диспергирующие жидкости в эмульсии, могут осуществляться как внутри объема самих смешиваемых жидкостей, так и вне его [45]. Учитывая, что мно­гие жидкости (в том числе и вода) при электрогидравлическом воздействии претерпевают значительные химические изменения, осуществление электрогидравлических ударов внутри объема жид­костей может оказаться нежелательным. В этом случае электро­гидравлические удары осуществляют в объеме вспомогательной жидкости (обычно воды), отделенной от объема, занятого смеши­ваемыми жидкостями, какой-либо эластичной мембраной (напри­мер, резиновой или из гофрированного металла).

На рис. 6.1, а представлен электрогидравлический эмульгатор для получения эмульсий, в которых электрогидравлический удар осуществляется в объеме одной из жидкостей (более тяжелой), на поверхность которой налита вторая (более легкая) жидкость. Устройство работает в непрерывном режиме, для чего в него по­стоянно вводятся смешиваемые жидкости, выводится образую­щаяся эмульсия.

На рис. 6.1, б изображено устройство для непрерывного полу­чения эмульсий с разделением эластичной резиновой мембраной объемов, занятых смешиваемыми жидкостями и вспомогательной жидкостью, в которой осуществляются электрогидравлические удары.

Для экстрагирования компонента из твердых тел с образова­нием эмульсии разработаны устройства, приведенные на рис. 6.2, а (для твердых тел, всплывающих в данной жидкости) и на рис. 6.2, б (для твердых тел, тонущих в данной жидкости). Устрой­ство, приведенное на рис. 6.2, б, выполнено с отделением рабочего объема со вспомогательной жидкостью эластичной мембраной.

Рис. 6.1. Электрогидравлические эмульгаторы: а — без мембраны; б~с мембра­ной;

сии- Т^Шоб^{; 2} ~ ^0бЪ6М' ^Зап°^л"^{енный более легкой} жидкостью; 3 - отвод готовой эмуль­сии, 4 -объем заполненный более тяжелой .жидкостью; 5, 6 ~ патрубки для подачи тяжелой и легкой жидкостей соответственно; 7 - мембрана; 8 - отвод'и подвод рабочей жидкости; у — объем, заполненный рабочей жидкостью (водой)

Рис. 6.2. Электрогидравлические экстракторы-эмульгаторы: а - без мембраны;

б — с мембраной;

I — электроды; 2 — сетка выводных отверстий в корпусе- 3 — приемный буикегг 4 вы водной патрубок; 5 _ подвод жидкости "и обрабатываемого м'атер^ла^ '„емшана

Устройство, изображенное на рис. 6.2, а, целесообразно при­менять, например, для получения масла из всплывающего исход­ного сырья (в частности, из семян хлопка [44]). Под действием электрогидравлических ударов содержащееся в твердом сырье масло переходит в воду, образуя эмульсию, и одновременно сте­рилизуется. Затем из полученной эмульсии обычными приемами (например, сепарацией) извлекается масло.

Для получения жира из тонущего сырья (например, из живот­ных тканей) может быть использовано устройство, изображенное на рис. 6.2. б, в котором сырье отделено от зоны разряда эластич­ной мембраной' [45]. Выделяющийся из сырья жир переходит в воду, образуя эмульсию. Затем жир извлекается из эмульсии обычными- способами.

Электрогидравлической обработкой можно получать стойкие эмульсии самых различных веществ, например бензин — вода, китовый жир — вода и т. п., можно также гемогенизировать обычное молоко. Некоторые эмульсии, полученные этим путем, не расслаиваются годами. Так, эмульсия с составом: 6 л воды на

7 л нефти, полученная электрогидравлическим эмульгированием
на режиме: V = 40 кВ; С = 0,1 мкФ; /_р = 30 мм, не расслаивается
в течение трех лет и более.

Электрогидравлический способ получения эмульсий чрезвы­чайно перспективен для получения стерильных эмульсий. В од­ном из опытов полученная электрогидравлическим эмульгирова­нием эмульсия из подсолнечного масла и воды в количестве до 20 см вводилась в кровь подопытными кроликам. Из 14 подо­пытных животных ни один не погиб, хотя исходные продукты были далеко нестерильны (водопроводная вода, разливное масло). Отсюда можно сделать вывод не только о высокой дисперсности полученной эмульсии (ее частицы беспрепятственно прошли через капилляры), но и об обеззараживающем действий электрогидрав­лического эмульгирования.

С целью повышения КПД электрогидравлических устройств для эмульгирования и перемешивания материалов была разрабо­тана установка, использующая вакуум кавитационной полости.

8 этой установке один из электродов выполнен полым, через
него в зону наиболее эффективного воздействия — непосредствен­
но в кавитационную полость — подается материал. Усилить эмуль­
гирующее действие электрогидравлического эффекта можно также
кумулятивным действием сверхвысоких давлений. Для этого сре­
ду, в которой осуществляется электрогидравлическая обработка,
подвергают сжатию при помощи теплового взрыва фокуси­
рующих взрывающихся тепловых элементов, выполненных, на­
пример, в виде конуса [98].

Повысит эмульгирующее действие электрогидравлического эф­фекта и специальная форма рабочей камеры (рис. 6.3), распо­ложение электродов на определенной глубине, обеспечивающей выброс жидкости (использование эффекта воздушной кавитации

Рис. 6.3. Электрогидравлический эмульгатор, использующий метод воздушной кавитации: / — отражатель; 2 — уровень рабочей жидкости; 3 — электроды

[43]), а также установле­ние над жидкостью пере­городки с приспособлени­ем, позволяющим изме­нять угол ее наклона к поверхности жидкости. Электрогидравлическое эмульгирование и экстра­гирование лекарственных веществ из растительного сырья успешно применя­ются в Болгарии. Процесс эмульгирования наиболее эффективен в непосред­ственной близости от. зоны разряда, но эффективность эмуль­гирования быстро падает с удалением от зоны разряда. Опытным путем установлено, что при дальнейшем увеличении расстояния от зоны разряда эффект эмульгирования не только полностью исчезает, но и сменяется обратным процессом — деэмульгиро-ванием.

Рис. 6.4. Электрогидравлический деэмульга- тор: / — отвод легкого компонента; 2 — объем, заня­тый разделяемой эмульсией; 3—мембрана; 4— отвод тяжелого компонента; 5 — подача эмульсии; 6 — всплывающий, более легкий, компонент

Таким образом, наливая эмульсию в удлиненный сосуд, в ниж­ней части которого осуществляются электрогидравлические удары, можно получить в его верхней части постепенное расслоение этой эмульсии на составляющие ее компоненты. Процесс деэмуль-гирования может быть осуществлен и как непрерывный. На рис. 6.4 приведено устрой­ство для непрерывного деэмульгирования. Эмуль-' сия, непрерывно подавае­мая .в корпус устройства по трубопроводу и подле­жащая разделению, посту­пает в среднюю часть де-эмульгатора и разделяет­ся в нем. Более легкий компонент, всплывая, уда­ляется по трубопроводу, расположенному в верх­ней части устройства, бо­лее тяжелый, собираясь внизу, удаляется по трубо­проводу, расположенному в нижней его части. Раз­ряд осуществляется в вспомогательной жидко­сти, которая отделена от рабочего объема эластич­ной мембраной [5, 45].