RU2016664C1 - Method of separating heterogeneous liquid systems - Google Patents
Method of separating heterogeneous liquid systems Download PDFInfo
- Publication number
- RU2016664C1 RU2016664C1 SU4802821A RU2016664C1 RU 2016664 C1 RU2016664 C1 RU 2016664C1 SU 4802821 A SU4802821 A SU 4802821A RU 2016664 C1 RU2016664 C1 RU 2016664C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- liquid
- ultrasonic
- ultrasound
- bubble
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 24
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000009471 action Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 11
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 9
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 8
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000005345 coagulation Methods 0.000 description 6
- 230000015271 coagulation Effects 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 description 5
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001335 aliphatic alkanes Chemical class 0.000 description 2
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 239000000320 mechanical mixture Substances 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N Dideuterium Chemical compound [2H][2H] UFHFLCQGNIYNRP-VVKOMZTBSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241001311547 Patina Species 0.000 description 1
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N ammonium sulfate Chemical compound N.N.OS(O)(=O)=O BFNBIHQBYMNNAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052921 ammonium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011130 ammonium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002925 chemical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000005288 electromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 125000002534 ethynyl group Chemical group [H]C#C* 0.000 description 1
- 238000013401 experimental design Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 230000005283 ground state Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical class [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 235000021184 main course Nutrition 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000010446 mirabilite Substances 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 230000003094 perturbing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 1
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L sodium sulfate decahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.O.O.O.O.[Na+].[Na+].[O-]S([O-])(=O)=O RSIJVJUOQBWMIM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической промышленности, конкретно к тем областям, где по условиям технологии требуется обеспечить процессы разделения жидких многокомпонентных систем. The invention relates to the chemical industry, specifically to those areas where, under the conditions of technology, it is necessary to provide processes for the separation of liquid multicomponent systems.
На разделение многокомпонентных составов при центрифугировании в решающей степени влияют физико-химические процессы, происходящие на границе раздела фаз. Это влияние выражается в торможении действия электрохимических эффектов, образовании поверхностных пленок, а также в явлении коагуляции, которая приводит к образованию ассоциатов - частиц различных размеров. The separation of multicomponent compositions during centrifugation is decisively influenced by the physicochemical processes occurring at the phase boundary. This effect is expressed in the inhibition of the action of electrochemical effects, the formation of surface films, as well as in the phenomenon of coagulation, which leads to the formation of associates - particles of various sizes.
Особая физическая картина явления коагуляции (флокуляции) наблюдается при разделении полидисперсных составов с частицами, размер которых имеет широкий интервал значений. В этом случае разделение сопровождается взаимодействием между частицами разного размера. Это явление приводит к значительному перераспределению скоростей частиц и так называемой ортокинетической коагуляции. Повышение концентрации полидисперсной системы увеличивает вероятность столкновения и захвата крупных частиц мелкими и, следовательно, увеличивает скорость коагуляции. Вероятность коагуляции пропорциональна объемной концентрации состава. Таким образом при разделении полидисперсного многокомпонентного состава методом центрифугирования имеют место два явления: уменьшение скорости разделения частиц при повышенной концентрации вследствие стесненных условий осаждения; увеличение скорости разделения вследствие проявления ортокинетической коагуляции. Оба фактора действуют во взаимно противоположных направлениях. A special physical picture of the phenomenon of coagulation (flocculation) is observed when polydisperse compositions are separated with particles whose size has a wide range of values. In this case, the separation is accompanied by the interaction between particles of different sizes. This phenomenon leads to a significant redistribution of particle velocities and the so-called orthokinetic coagulation. An increase in the concentration of the polydisperse system increases the likelihood of collision and capture of large particles by small particles and, therefore, increases the coagulation rate. The probability of coagulation is proportional to the volume concentration of the composition. Thus, when separating a polydisperse multicomponent composition by centrifugation, two phenomena occur: a decrease in the particle separation rate at an increased concentration due to cramped deposition conditions; an increase in the separation rate due to the manifestation of orthokinetic coagulation. Both factors act in mutually opposite directions.
Целью изобретения является повышение эффективности разделения и расширение диапазона поддающихся сепарации веществ и их комбинаций. The aim of the invention is to increase the separation efficiency and expand the range of amenable to separation of substances and their combinations.
Поставленная цель достигается следующим образом. The goal is achieved as follows.
В современной технике широко используется сепарация жидких сред с использованием разделяющего действия поля центробежной силы. Процессы разделения жидких неоднородных систем распространены в химической и смежных с ней отраслях промышленности. Центробежным разделением или центрифугированием разделяют грубо или мелкодисперсные системы: эмульсии, суспензии, высокомолекулярные органические соединения в жидкой фазе и т.п. Существует закономерность: чем более грубодисперсная система, тем легче она подвергается разделению центрифугированием, и наоборот, чем ближе система к однородной гомогенной, тем склонность ее к центробежной сепарации заметно уменьшается. Эта закономерность объясняется тем, что макрообъектам гетерогенных систем присуща известная, хоть и небольшая масса, а уровень индивидуальной электронейтральности близок к нулю. Микрообъекты мелкодисперсных, сверхмелкодисперсных, и наконец, гомогенных однородных систем имеют чрезвычайно малую массу и размеры, сравнимые с размерами отдельных молекул, а электроповерхностные свойства их приобретают резко выраженный характер. Таким образом, необходимо обозначить главное: различие, переход от гетерогенных дисперсных систем к гомогенным системам, есть в плане электрокинетических свойств вещества переход от доминирующего влияния сил, связанных с гравитационным полем, к доминирующему влиянию сил электромагнитной природы, составляющих основу межмолекулярных и межионных сил воздействия. In modern technology, separation of liquid media is widely used using the separating action of a centrifugal force field. The processes of separation of liquid heterogeneous systems are common in the chemical and related industries. Coarse or finely dispersed systems are separated by centrifugal separation or centrifugation: emulsions, suspensions, high molecular weight organic compounds in the liquid phase, etc. There is a pattern: the more coarsely dispersed the system, the easier it is subjected to centrifugal separation, and vice versa, the closer the system to homogeneous homogeneous, the more its tendency to centrifugal separation noticeably decreases. This regularity is explained by the fact that macroscopic objects of heterogeneous systems have a certain, albeit small mass, and the level of individual electroneutrality is close to zero. Microobjects of finely dispersed, ultrafine, and, finally, homogeneous homogeneous systems have extremely small masses and sizes comparable to the sizes of individual molecules, and their electrosurface properties acquire a pronounced character. Thus, it is necessary to identify the main thing: the difference, the transition from heterogeneous dispersed systems to homogeneous systems, is, in terms of the electrokinetic properties of matter, a transition from the dominant influence of forces associated with the gravitational field to the dominant influence of electromagnetic forces that form the basis of intermolecular and interionic forces of influence.
Этот известный вывод объясняет, почему различные вещества хорошо реагируют в составе гомо- и гетерогенных систем под воздействием электрического тока (электроактивация, электрокаталитические процессы), в том числе в реакциях соединения и разложения, а разделение мелкодисперсных, сверхмелкодисперсных и однородных составов в поле центробежной силы составляют в настоящее время известную техническую сложность. Потребности химического производства ставят задачу максимального повышения эффективности процесса центробежной сепарации. В количественном и качественном планах необходимо бороться за расширение диапазона составов, поддающихся центробежному разделению, вплоть до гомогенных однородных составов, т.е. таких многокомпонентных жидких систем, которые близки к растворам. This well-known conclusion explains why various substances react well in the composition of homo- and heterogeneous systems under the influence of electric current (electroactivation, electrocatalytic processes), including in the reactions of compound and decomposition, and the separation of finely dispersed, ultrafine, and homogeneous compositions in a centrifugal force field is currently known technical difficulty. Chemical production needs set the goal of maximizing the efficiency of the centrifugal separation process. In quantitative and qualitative plans, it is necessary to fight for expanding the range of compositions that can be centrifugally separated, up to homogeneous homogeneous compositions, i.e. such multicomponent liquid systems that are close to solutions.
Раствор как механическая смесь компонентов, обладающих различными плотностями, представляет физико-химическую систему, открытую для разделяющего фактора центробежных сил инерции. A solution as a mechanical mixture of components with different densities represents a physicochemical system open to the separating factor of centrifugal inertia forces.
Основываясь на вышесказанном о растворах, как о системах, содержащих в равной степени признаки химических соединений и механических смесей, необходимо подчеркнуть следующее. В связи с неуничтожимостью массы молекул различных взаимно растворяющихся веществ, на основании известных физических представлений, любая система раствора теоретически всегда (разные плотности) считается открытой для разделяющего фактора поля центробежных сил. Однако на ионном и молекулярном уровнях взаимодействие растворенного вещества и растворителя определяется в большей степени влиянием сил электромагнитной природы. Таким образом, чтобы разделить раствор на составляющие его исходные компоненты, необходимо резко ослабить объединяющее влияние сил электромагнитного поля и одновременно существенно усилить разделяющее воздействие фактора центробежных сил инерции. Те же выводы, полученные выше применительно к растворам, относятся и к неоднородным мелкодисперсным и сверхмелкодисперсным системам, подлежащим центрифугированию. Based on the foregoing about solutions as systems containing equally signs of chemical compounds and mechanical mixtures, the following should be emphasized. Due to the indestructibility of the mass of molecules of various mutually soluble substances, on the basis of known physical concepts, any solution system theoretically always (different densities) is considered open to the separating factor of the field of centrifugal forces. However, at the ionic and molecular levels, the interaction of the dissolved substance and the solvent is determined to a greater extent by the influence of forces of an electromagnetic nature. Thus, in order to divide the solution into its initial components, it is necessary to sharply weaken the unifying effect of the forces of the electromagnetic field and at the same time significantly strengthen the separating effect of the factor of centrifugal inertia forces. The same conclusions obtained above with respect to solutions also apply to heterogeneous fine and ultrafine systems to be centrifuged.
Техническое решение изложенной задачи дает предлагаемый объект. Здесь известное центробежное разделение компонентов в ультрацентрифуге совмещено, т. е. производится на фоне непосредственного параллельного воздействия на состав комплекса дополнительных физических факторов, содержащих электро- и ультразвуковую активацию. Цель этого комплекса дополнительных физических факторов - ослабление объединяющего влияния сил электромагнитной природы, создающих корпоративный эффект среди компонентов сепарируемого состава. The technical solution of the stated problem gives the proposed object. Here, the well-known centrifugal separation of components in an ultracentrifuge is combined, i.e., it is performed against the background of a direct parallel effect on the composition of the complex of additional physical factors containing electrical and ultrasonic activation. The purpose of this set of additional physical factors is to weaken the unifying influence of forces of an electromagnetic nature that create a corporate effect among the components of the separated composition.
Рассмотрим по отдельности влияние на конечный результат вначале электро-, а затем ультразвуковой активации состава. Let us consider separately the effect on the final result, first of electro- and then ultrasonic activation of the composition.
Центробежное разделение компонентов в ультрацентрифуге совмещено, т.е. производится параллельно под непосредственным воздействием переменного тока (электромагнитного фактора) строго заданных параметров. Величина напряженности электромагнитного поля, создаваемого током и подведенного, в частности, к раствору, достаточна для сообщения энергии активации сольватированному (гидратированному) комплексу ионов растворенного вещества и выполняет задачу резкого ослабления межионных и межмолекулярных электромагнитных воздействий. В условиях конкретного физико-химического состава, когда эти взаимодействия током ослаблены, а ионы растворенного вещества и растворителя под воздействием приложенного внешнего электромагнитного поля удалены друг от друга, действием мощного фактора центробежного поля начинают изменять пространственную ориентацию и статическую функцию распределения компонентов раствора вдоль вектора действия центробежной силы в соответствии с их расходными плотностями (молекулярными весами). Centrifugal separation of components in an ultracentrifuge is combined, i.e. produced in parallel under the direct influence of alternating current (electromagnetic factor) of strictly specified parameters. The magnitude of the electromagnetic field generated by the current and supplied, in particular, to the solution is sufficient to communicate the activation energy to the solvated (hydrated) complex of ions of the solute and fulfills the task of sharply attenuating the interionic and intermolecular electromagnetic effects. Under the conditions of a specific physicochemical composition, when these interactions are weakened by the current, and the ions of the dissolved substance and solvent are removed from each other by the action of an applied external electromagnetic field, the spatial orientation and the static distribution function of the solution components along the centrifugal action vector begin to change by the action of a powerful centrifugal field factor forces in accordance with their consumable densities (molecular weights).
В отличие от постоянного, выбранный переменный характер подводимого к раствору внешнего электромагнитного поля предпочтительнее. Он предотвращает нежелательную концентрацию вблизи токовых электродов ионов одинаковой полярности, но разного атомного веса, принадлежащих различным компонентам раствора и способных исказить пространственную картину распределения продуктов сепарации. Кроме этого, переменный характер поля сообщает ионам и молекулам раствора колебательные движения относительно друг друга и увеличивает статистическую вероятность их избирательного разделения вдоль вектора центробежного поля в соответствии с их массой, т.е. выполняет функции "ионного вибросита". В этих целях направление силовых линий электромагнитного поля назначено под некоторым углом к плоскости действия вектора центробежной силы и составляет в разных областях системы раствора зоны геометрического смещения векторов от 0 до 90 градусов. Частота подводимого током поля является наиболее интересной физической характеристикой и определяется конкретными молекулярно-кинетическими свойствами участвующих в растворении веществ, их граничными концентрациями в разных областях системы раствора, величиной центробежной силы, конструктивными параметрами сепаратора, скоростью подвода и удаления ингредиентов, другими эксплуатационными факторами и подбирается в границах оптимального диапазона опытно-расчетным путем. Выбор конкретной частоты учитывает факторы времени релаксации ионной атмосферы и электрофоретического эффекта. In contrast to the constant, the selected alternating nature of the external electromagnetic field applied to the solution is preferable. It prevents an undesirable concentration of ions of the same polarity but different atomic weights near the current electrodes that belong to different components of the solution and can distort the spatial picture of the distribution of separation products. In addition, the variable nature of the field gives the ions and solution molecules oscillatory motions relative to each other and increases the statistical probability of their selective separation along the centrifugal field vector in accordance with their mass, i.e. performs the function of "ion vibrating screen". For these purposes, the direction of the lines of force of the electromagnetic field is assigned at a certain angle to the plane of action of the centrifugal force vector and makes up zones of geometric displacement of vectors from 0 to 90 degrees in different areas of the solution system. The frequency of the field supplied by the current is the most interesting physical characteristic and is determined by the specific molecular kinetic properties of the substances involved in the dissolution, their boundary concentrations in different areas of the solution system, the magnitude of the centrifugal force, the design parameters of the separator, the speed of supply and removal of ingredients, and other operational factors and is selected in the limits of the optimal range by experimental design. The choice of a specific frequency takes into account the relaxation time factors of the ionic atmosphere and the electrophoretic effect.
Интенсификация процесса сепарации, расширение диапазона разделяемых компонентов в сторону сверхмелкодисперсности, вплоть до растворов, с помощью предлагаемого технического решения, должно усилить течение сопутствующих тепловых эффектов (нагрев, охлаждение). Если многокомпонентную, в частности двухкомпонентную комбинацию веществ, находящуюся в данный момент в условиях термодинамического равновесия, открыть для разделяющего фактора центробежных сил инерции, то в системе возникнут условия, благоприятные для смещения константы равновесия в сторону исходных продуктов. При этом различие концентраций, например, раствора, в разных точках (областях) системы определится как функция величины возмущающей силы - центробежной силы инерции на фоне действия дополнительных физических факторов и времени приложения силы к системе. Условия термодинамического равновесия при этом будут нарушены, и система сместится в сторону уменьшения энтропии, что должно привести к возникновению термохимического процесса (эффекта). The intensification of the separation process, the expansion of the range of separated components in the direction of ultrafine dispersion, up to solutions, with the help of the proposed technical solution, should strengthen the course of concomitant thermal effects (heating, cooling). If a multicomponent, in particular a two-component combination of substances, which is currently under conditions of thermodynamic equilibrium, is opened for the separating factor of centrifugal inertia forces, then conditions will arise in the system that are favorable for shifting the equilibrium constant towards the starting products. In this case, the difference in the concentrations, for example, of the solution, at different points (areas) of the system is determined as a function of the perturbing force - the centrifugal inertia force against the background of the action of additional physical factors and the time of application of force to the system. In this case, the conditions of thermodynamic equilibrium will be violated, and the system will shift towards a decrease in entropy, which should lead to the appearance of a thermochemical process (effect).
В химической промышленности центробежные центрифуги применяются для различных целей, в том числе для разделения составов (растворы, суспензии) с растворимой твердой фазой (сульфаты аммония, натрия и железа, глауберова соль, хлористый натрий, поташ, бура). In the chemical industry, centrifugal centrifuges are used for various purposes, including the separation of compositions (solutions, suspensions) with a soluble solid phase (ammonium, sodium and iron sulfates, Glauber's salt, sodium chloride, potash, borax).
Наличие растворимой твердой фазы в растворе приводит к возникновению серьезных сопутствующих энергетических эффектов. Для процесса сепарации состава с сульфатом аммония температура процесса равна +100оС, хлорида натрия +(80-90оС). Растворимые вещества, например хлористый натрий, не являются препятствием для выделения их центрифугированием и относятся к другим солям. Основания и кислоты разделяются центрифугированием с большим трудом, здесь в основном и состоит сфера применения заявляемого объекта, интенсифицирующего благодаря дополнительным физическим факторам процессы разрушения ассоциаций молекул и ионов.The presence of a soluble solid phase in the solution leads to serious concomitant energy effects. For the process of separation of the composition with ammonium sulfate, the process temperature is +100 о С, sodium chloride + (80-90 о С). Soluble substances, such as sodium chloride, are not an obstacle to their separation by centrifugation and belong to other salts. The bases and acids are separated by centrifugation with great difficulty, this is mainly the scope of the claimed object, which intensifies due to additional physical factors the destruction of the associations of molecules and ions.
Решающее значение здесь имеет фактор комплексного применения электроактивизации и звукоактивизации. Of decisive importance is the factor of the integrated use of electroactivation and sound activation.
Химия кроме веществ и их взаимодействий изучает и взаимодействия энергии и вещества. Как правило источники энергии ограничивают возможность воздействия исследователей на реакционную способность веществ. Взаимодействие электротока с веществом протекает за короткие промежутки времени и характеризуется высокой энергией, тогда как тепловое взаимодействие протекает за большее время и при меньших энергиях. Взаимодействие звука с веществом делает доступными для изучения химиками таких диапазонов энергии и временных шкал, которые недостижимы в других случаях. Химики обычно вызывают реакцию не путем приложения механического давления, а посредством генерирования интенсивных звуковых волн в жидкости. Такие волны создают чередующиеся сжатия (уплотнения) и разрежения, в которых могут образоваться пузырьки диаметром порядка 100 мкм. Пузырьки резко схлопываются (менее чем за 1 мкс), так что содержащийся в них газ нагревается до 5500оС - величины, близкой к температуре поверхности Солнца.Chemistry, in addition to substances and their interactions, studies the interactions of energy and matter. As a rule, energy sources limit the ability of researchers to influence the reactivity of substances. The interaction of the electric current with the substance takes place in short periods of time and is characterized by high energy, while the thermal interaction takes place in a longer time and at lower energies. The interaction of sound with matter makes it possible for chemists to study energy ranges and timelines that are unattainable in other cases. Chemists usually cause a reaction not by applying mechanical pressure, but by generating intense sound waves in a liquid. Such waves create alternating compression (compaction) and rarefaction, in which bubbles with a diameter of the order of 100 microns can form. The bubbles collapse sharply (in less than 1 μs), so that the gas contained in them heats up to 5500 о С - a value close to the temperature of the surface of the Sun.
Химические эффекты ультразвука обусловлены физическими процессами, благодаря которым в жидкости возникают, растут и схлопываются газовые и паровые пузырьки. Ультразвуковые волны, как и все звуковые волны, включают циклы сжатия и разрежения. Во время циклов сжатия возникают локальные повышения в жидкости, что приводит к сближению ее молекул друг с другом: во время циклов разрежения возникают локальные понижения давления, в результате чего молекулы отделяются друг от друга. The chemical effects of ultrasound are due to physical processes due to which gas and vapor bubbles arise, grow and collapse in a liquid. Ultrasonic waves, like all sound waves, include compression and rarefaction cycles. During compression cycles, local increases in the liquid occur, which leads to the approach of its molecules to each other: during rarefaction cycles, local pressure drops occur, as a result of which the molecules are separated from each other.
Во время цикла разрежения звуковая волна достаточной интенсивности может генерировать образование пузырьков. Частицы жидкости удерживаются вместе силами притяжения, которые определяют ее прочность на разрыв. Для того, чтобы образовался пузырек, величина, на которую уменьшается локальное давление в цикле разрежения, должна превысить прочность жидкости на разрыв. During a rarefaction cycle, a sound wave of sufficient intensity can generate bubbles. The fluid particles are held together by attractive forces, which determine its tensile strength. In order for the bubble to form, the value by which the local pressure in the rarefaction cycle decreases should exceed the tensile strength of the liquid.
Необходимая величина падения давления зависит от типа жидкости и ее чистоты. Прочность на разрыв абсолютно чистой жидкости настолько велика, что имеющиеся ультразвуковые источники не могут создавать падения давления, достаточного для образования пузырьков. Для абсолютно чистой воды, например, потребовалось бы падение давления больше чем на 1000 атм, в то время как самые мощные ультразвуковые генераторы создают давление примерно до 50 атм. Однако прочность жидкостей на разрыв уменьшается за счет газа, захватываемого трещинами на микроскопических твердых частицах, присутствующих в жидкости. Этот эффект аналогичен снижению прочности, обусловленному трещинами в твердых материалах. В области пониженного давления захваченный газ начинает выходить из трещин, образуя маленький пузырек, переходящий в раствор. В большинстве случаев жидкости бывают достаточно сильно загрязнены пылью и другими твердыми примесями. В водопроводной воде, например, пузырьки образуются при падении давления всего на несколько атмосфер. The required pressure drop depends on the type of fluid and its purity. The tensile strength of an absolutely pure liquid is so great that the available ultrasonic sources cannot create a pressure drop sufficient to form bubbles. For absolutely pure water, for example, a pressure drop of more than 1000 atm would be required, while the most powerful ultrasonic generators create a pressure of up to about 50 atm. However, the tensile strength of liquids is reduced due to the gas trapped by the cracks on the microscopic solids present in the liquid. This effect is similar to a decrease in strength due to cracks in solid materials. In the area of reduced pressure, the trapped gas begins to escape from the cracks, forming a small bubble that passes into the solution. In most cases, liquids are quite heavily contaminated with dust and other solid impurities. In tap water, for example, bubbles form when the pressure drops by only a few atmospheres.
Пузырек в жидкости не стабилен: если он велик, то будет всплывать на поверхность и лопаться; если он мал - то будет сдавливаться жидкостью и исчезать. Однако при взаимодействии с ультразвуковой волной пузырек будет непрерывно поглощать энергию в течение чередующихся циклов сжатия и разрежения. Это взаимодействие приводит к росту и сжатию пузырьков, нарушая динамическое равновесие между паром внутри их и жидкостью снаружи. В одних случаях ультразвуковые волны будут поддерживать существование пузырьков, вызывая лишь колебания его размера. В других случаях средний размер пузырька будет увеличиваться. A bubble in a liquid is not stable: if it is large, it will float to the surface and burst; if it is small, it will be squeezed by the liquid and disappear. However, when interacting with an ultrasonic wave, the bubble will continuously absorb energy during alternating cycles of compression and rarefaction. This interaction leads to the growth and contraction of bubbles, disrupting the dynamic equilibrium between the vapor inside them and the liquid outside. In some cases, ultrasonic waves will support the existence of bubbles, causing only fluctuations in its size. In other cases, the average bubble size will increase.
Рост пузырька определяется интенсивностью ультразвука. Ультразвук высокой интенсивности может привести к столь быстрому расширению пузырька в цикле разрежения, что он уже не сожмется в цикле сжатия. Следовательно, в таком процессе пузырьки могут быстро вырасти за один период ультразвуковой волны. Bubble growth is determined by the intensity of the ultrasound. High-intensity ultrasound can lead to such a rapid expansion of the bubble in the rarefaction cycle that it will no longer be compressed in the compression cycle. Therefore, in such a process, the bubbles can quickly grow in one period of the ultrasonic wave.
В случае ультразвука низкой интенсивности размер пузырька колеблется в фазе с давлением в течение циклов сжатия и разрежения. Поверхность такого пузырька во время цикла разрежения несколько увеличивается по сравнению с циклом сжатия. Поскольку количество газа, диффундирующего в пузырек или из него, зависит от площади поверхности пузырька, диффузия в пузырек во время циклов разрежения будет несколько большей, чем диффузия из него в течение цикла сжатия. Следовательно, за каждый период ультразвуковой волны пузырек расширяется несколько больше, чем сжимается, и с течением времени пузырьки будут медленно расти. In the case of low-intensity ultrasound, the size of the bubble oscillates in phase with pressure during compression and rarefaction cycles. The surface of such a bubble during the rarefaction cycle somewhat increases compared to the compression cycle. Since the amount of gas diffusing into or out of the bubble depends on the surface area of the bubble, diffusion into the bubble during rarefaction cycles will be slightly larger than diffusion from it during the compression cycle. Therefore, for each period of the ultrasonic wave, the bubble expands somewhat more than it contracts, and over time, the bubbles will slowly grow.
Растущий пузырек может постепенно достичь критического размера, при котором он наиболее эффективно поглощает энергию ультразвука. Этот размер зависит от частоты ультразвуковой волны. При 20 кГц, например, критический диаметр пузырька составляет приблизительно 170 мкм. Такой пузырек может быстро вырасти за один период волны. После того, как размер пузырька быстро увеличился, он уже не может эффективно поглощать энергию ультразвука. Без подвода энергии извне пузырек не может существовать. Жидкость сдавливает его, и он схлопывается. При схлопывании пузырьков образуются условия для протекания необычных химических реакций. Газы и пары внутри пузырька сжимаются, интенсивно выделяя тепло, за счет которого повышается температура жидкости в непосредственной близости от пузырька, и таким образом создается горячая микрообласть. Несмотря на то, что температура этой области чрезвычайно высока, сама область настолько мала, что тепло быстро рассеивается. A growing bubble can gradually reach a critical size at which it most effectively absorbs the energy of ultrasound. This size depends on the frequency of the ultrasonic wave. At 20 kHz, for example, the critical bubble diameter is approximately 170 μm. Such a bubble can quickly grow in one wave period. After the size of the bubble rapidly increased, it can no longer effectively absorb the energy of ultrasound. Without the supply of energy from outside, the bubble cannot exist. The fluid squeezes it and it collapses. When the bubbles collapse, conditions are formed for unusual chemical reactions to occur. Gases and vapors inside the bubble are compressed, intensively generating heat, due to which the temperature of the liquid rises in the immediate vicinity of the bubble, and thus a hot microregion is created. Although the temperature of this area is extremely high, the area itself is so small that heat quickly dissipates.
Температуру схлопывающегося пузырька нельзя измерить термометром, поскольку полученное от ультразвуковой волны тепло рассеивается слишком быстро. Один из путей измерения температуры - определение скоростей известных химических реакций, поскольку температура связана с отрицательным обратным логарифмом скорости реакции. Если измерить скорость нескольких различных реакций, протекающих в созданной ультразвуком среде, то можно рассчитать температуру, достигаемую после схлопывания пузырька. The temperature of the collapsing bubble cannot be measured with a thermometer, since the heat received from the ultrasonic wave dissipates too quickly. One way to measure temperature is to determine the rates of known chemical reactions, since temperature is associated with the negative inverse logarithm of the reaction rate. If we measure the speed of several different reactions that take place in an environment created by ultrasound, then we can calculate the temperature reached after the collapse of the bubble.
Несмотря на то, что локальные значения температуры и давления, достигаемые при схлопывании пузырька, экстремальны, химики могут успешно контролировать протекание звукохимических реакций. На интенсивность схлопывания пузырька и, следовательно, на характер реакции влияют такие факторы, как частота ультразвуковых волн, ее амплитуда, температура окружающей среды, статическое давление, природа жидкости и газа, растворенного в ней. Despite the fact that the local values of temperature and pressure achieved during the collapse of the bubble are extreme, chemists can successfully control the progress of sound chemical reactions. Such factors as the frequency of ultrasonic waves, its amplitude, ambient temperature, static pressure, and the nature of the liquid and gas dissolved in it influence the intensity of collapse of the bubble and, therefore, the nature of the reaction.
Звукохимические процессы в жидкостях зависят, главным образом, от физических эффектов при быстром нагреве и охлаждении, вызываемых схлопыванием пузырька. Например, когда облучали воду ультразвуком, то под действием энергии ультразвуковых волн вода Н2О расщепляется на высокореакционноспособные атомы водорода Н и радикалы гидроксила ОН. На быстрой стадии охлаждения атомы водорода и радикалы гидроксила рекомбинируются с образованием перекиси водорода Н2О2 и молекулярного водорода Н2. Если к воде, облученной ультразвуком, добавить другие соединения, то в ней могут происходить многие вторичные реакции. Органические соединения интенсивно разлагаются в такой среде, а неорганические могут окисляться или восстанавливаться.The sound chemical processes in liquids depend mainly on the physical effects of rapid heating and cooling caused by the collapse of a bubble. For example, when water was irradiated with ultrasound, under the influence of the energy of ultrasonic waves, water Н 2 О is split into highly reactive hydrogen atoms Н and hydroxyl radicals ОН. At the fast cooling stage, hydrogen atoms and hydroxyl radicals recombine to form hydrogen peroxide H 2 O 2 and molecular hydrogen H 2 . If other compounds are added to water irradiated with ultrasound, then many secondary reactions can occur in it. Organic compounds are rapidly decomposed in such an environment, while inorganic compounds can be oxidized or reduced.
В некоторых органических жидкостях при облучении ультразвуком протекают интересные реакции. Так, алканы - основные компоненты сырой нефти и могут расщепляться на меньшие фрагменты (например, бензин), которые необходимо получить. Сырую нефть подвергают крекингу при нагреве до температуры выше 500оС. Однако обработка алканов ультразвуком вызывает их расщепление при комнатной температуре, причем продуктом этого процесса является ацетилен, который нельзя получить в достаточном количестве простым нагревом.In some organic liquids, interesting reactions occur when irradiated with ultrasound. So, alkanes are the main components of crude oil and can be broken down into smaller fragments (for example, gasoline), which must be obtained. The crude oil is cracked by heating to a temperature above 500 C. However alkanes sonication causes their cleavage at room temperature, the product of this process is acetylene which can not be obtained in sufficient quantities simple heating.
Возможно, наиболее удивительное химическое явление, связанное с ультразвуком, заключается в его способности создать микроскопические "очаги пламени" в холодных жидкостях в результате так называемой звуколюминесценции. Когда при схлопывании пузырька в жидкости возникает микрообласть с повышенной температурой, молекулы в этой области могут возбуждаться в высокоэнергетические состояния. При возвращении молекул в основное состояние они излучают свет. Perhaps the most surprising chemical phenomenon associated with ultrasound is its ability to create microscopic “hot spots of flame” in cold liquids as a result of so-called sound luminescence. When a microregion with an elevated temperature arises when a bubble collapses in a liquid, molecules in this region can be excited to high-energy states. When molecules return to their ground state, they emit light.
Звукохимия двух несмешивающихся жидкостей (например, масла и воды) определяется способностью ультразвука эмульгировать жидкости, в результате которой микрокапли одной жидкости образуют эмульсию в другой. Ультразвуковые сжигания и разрежения вещества вызывают напряжение поверхности жидкости, которое преодолевает силы сцепления, сдерживающие молекулы жидкости в большой капле. Происходит дробление такой капли на более мелкие, и постепенно жидкость эмульгируется. The sound chemistry of two immiscible liquids (for example, oil and water) is determined by the ultrasound ability to emulsify liquids, as a result of which microdroplets of one liquid form an emulsion in another. Ultrasonic combustion and rarefaction of the substance cause stress on the surface of the liquid, which overcomes the cohesive forces that restrain the liquid molecules in a large drop. This drop is crushed into smaller ones, and gradually the liquid is emulsified.
Эмульгирование может ускорять химические реакции между несмешивающимися жидкостями благодаря сильному увеличению поверхности их контакта. Большая поверхность контакта облегчает проникновение молекул из одной жидкости в другую - эффект, в результате которого некоторые реакции ускоряются. Эмульгирование ртути в различных жидкостях приводит к особенно интересным реакциям. Emulsification can accelerate chemical reactions between immiscible liquids due to the strong increase in their contact surface. A large contact surface facilitates the penetration of molecules from one liquid to another - an effect that accelerates some reactions. Emulsification of mercury in various liquids leads to particularly interesting reactions.
Многие реакции ртути с бромоорганическими соединениями представляют промежуточные стадии образования новых углерод-углеродных связей. Такие реакции играют решающую роль в синтезе сложных органических веществ. Many reactions of mercury with organo-bromine compounds represent intermediate stages in the formation of new carbon-carbon bonds. Such reactions play a crucial role in the synthesis of complex organic substances.
Экстремальные условия, создаваемые вблизи твердых поверхностей, могут быть использованы также для придания химической активности нереакционноспособным металлам. Extreme conditions created near hard surfaces can also be used to impart reactive metals to chemical activity.
Для образования карбонилов металлов обычными методами требуется давление 100-300 атм и температура от 200 до 300оС. Однако при облучении ультразвуком их образование может происходить при комнатной температуре и атмосферном давлении.For the formation of metal carbonyls by conventional methods required pressure of 100-300 atm and a temperature of 200 to 300 C. However, while sonicating their formation can take place at room temperature and atmospheric pressure.
Схлопывание пузырька может также сопровождаться выходом ударной волны в жидкость. Звукохимические процессы на твердых частицах в жидкости в большой степени определяются такими ударными волнами: они вызывают взаимное сближение микроскопических частиц металлического порошка со скоростью, превышающей 500 км/ч. Подобные столкновения настолько интенсивны, что вызывают плавление частиц в месте удара, что повышает реакционную способность металла, поскольку приводит к удалению металлооксидного покрытия. Такие защитные оксидные покрытия обнаруживаются на большинстве металлов и являются причиной появления патины на медных изделиях и бронзовой скульптуре. The collapse of the bubble can also be accompanied by the release of the shock wave into the liquid. Sound chemical processes on solid particles in a liquid are to a large extent determined by such shock waves: they cause the mutual approximation of microscopic particles of metal powder at a speed exceeding 500 km / h. Such collisions are so intense that they cause the particles to melt at the point of impact, which increases the reactivity of the metal, since it removes the metal oxide coating. Such protective oxide coatings are found on most metals and are the cause of the appearance of patina on copper products and bronze sculptures.
В отличие от известных способов и устройств центробежной сепарации предложенный характеризуется использованием дополнительных физических факторов, унифицирующих процесс - ультразвуковой и электроактиваций. In contrast to the known methods and devices of centrifugal separation, the proposed one is characterized by the use of additional physical factors that unify the process - ultrasonic and electroactivation.
Электроактивация производится переменным током с параметрами, благоприятствующими уменьшению негативных влияний электроповерхностных явлений и достаточных для сообщения энергии активации различным физико-химическим ассоциатам системы. Electroactivation is performed by alternating current with parameters that are conducive to reducing the negative effects of electro-surface phenomena and sufficient to communicate activation energy to various physicochemical associates of the system.
Ультразвуковая активация проводится синхронно с электроактивацией с параметрами, благоприятствующими основному течению процессов, вызванных активацией. Ultrasonic activation is carried out synchronously with electroactivation with parameters favoring the main course of processes caused by activation.
Мощностные и амплитудно-частотные характеристики ультразвуковой и электроактивации обеспечивают достаточный энергетический уровень и временной интервал для перестройки (релаксации) ионной атмосферы ассоциатов системы и благоприятного для сепарации течения электрофоретического эффекта. The power and amplitude-frequency characteristics of ultrasonic and electroactivation provide a sufficient energy level and a time interval for the restructuring (relaxation) of the ionic atmosphere of the system associates and the electrophoretic effect favorable for the separation of the flow.
Устройство для обеспечения способа отличается тем, что ультрацентрифуга (сепаратор) с непрерывным подводом и отводом компонентов дополнительно оборудована устройствами ультразвуковой и электроактивации. A device for providing the method is characterized in that the ultracentrifuge (separator) with continuous supply and removal of components is additionally equipped with ultrasonic and electroactivation devices.
Центробежный сепаратор представляет собой высокооборотную ультрацентрифугу трубчатого типа с непрерывным потоком разделяемого рабочего тела, активированного действием ультразвукового и электрических факторов, имеющую вертикальную ось вращения и внутренние сквозные полости для обеспечения теплообмена. The centrifugal separator is a tubular type high-speed ultracentrifuge with a continuous flow of a shared working fluid, activated by the action of ultrasonic and electrical factors, having a vertical axis of rotation and internal through cavities to ensure heat transfer.
Устройство для электроактивации рабочего тела (жидкой системы) содержит размещенные внутри ультрацентрифуги две композиции разноименных электродов, задающих направленность силовым линиям активирующего тока в плоскость, не совпадающую с плоскостью действия векторов центробежного поля, а подвод напряжения к электродам от питающей сети обеспечен размещенным на выступающем торце оси ультрацентрифуги коммутационным устройством, снабженным двумя подвижными контактами, подключенными к блоку преобразования частоты с автоматической настройкой режима. The device for the electroactivation of the working fluid (liquid system) contains two opposed electrode compositions located inside the ultracentrifuge, defining the direction to the power lines of the activating current in a plane that does not coincide with the action plane of the centrifugal field vectors, and the voltage supply to the electrodes from the supply network is provided located on the protruding end of the axis ultracentrifuge switching device equipped with two movable contacts connected to the frequency conversion unit with automatic adjustment burr mode.
Подвод продуктов сепарации производится в центральную по высоте часть сепаратора, а отвод происходит из верхнего и нижнего эшелонов по двум конгруэнтным каналам, совмещенным с осью сепаратора. Separation products are supplied to the central part of the separator in height, and the discharge takes place from the upper and lower echelons through two congruent channels combined with the separator axis.
В целях недопущения однозначной избирательной концентрации ионов одного знака, но разных молекулярных весов в районе одного электрода, выбран вариант переменного тока. Частота тока в каждом конкретном случае жидкой системы будет различной. Она будет также определяться величиной времени релаксации ионной атмосферы и не должна по временным параметрам быть меньше этого физического показателя. Мощностные параметры электровоздействия выбирают достаточными для сообщения энергии активации ассоциатам системы, т. е. амплитудно-частотные и мощностные показатели конкретны для каждой системы, направлены на преодоление негативного влияния электроповерхностных явлений и блокируют их. Параметры электроактивации также рассчитываются конкретно и с учетом электрофоретического эффекта. Характеристики ультразвуковой активации также индивидуальны. Их выбор определен условием максимального корпоративного эффекта (комплексного воздействия) на сепарируемую жидкую систему. Воздействие ультразвука идет сверху, в частности, через верхнюю часть оси центрифуги и передается ее корпусу и всей массе сепарируемой системы. Процесс сепарации и сопровождающего его теплообмена обеспечивается синхронной работой механической, электрической, ультразвуковой, гидравлической и аэродинамической частями устройства. Под воздействием ультразвуковой и электроактивации система, поданная в поле центробежных сил, разделяется на легкую и тяжелую фазы. Легкая концентрируется в верхней части центрифуги вблизи оси, тяжелая отбрасывается на периферию и оседает вниз. Процесс разделения сопровождается энергетическим эффектом и теплообменом через стенки сепаратора. Продукт теплообмена - газообразный теплоноситель направляется на бытовые, технологические нужды или служит рабочим телом турбины, работающей по замкнутому газовому циклу. In order to prevent an unambiguous selective concentration of ions of the same sign, but different molecular weights in the region of one electrode, an alternating current option was chosen. The frequency of the current in each case of the liquid system will be different. It will also be determined by the relaxation time of the ionic atmosphere and should not be less than this physical indicator in time parameters. The power parameters of the electric action are chosen sufficient to communicate the activation energy to the associates of the system, i.e., the amplitude-frequency and power indicators are specific to each system, aimed at overcoming the negative influence of electro-surface phenomena and block them. The electroactivation parameters are also calculated specifically and taking into account the electrophoretic effect. The characteristics of ultrasonic activation are also individual. Their choice is determined by the condition of maximum corporate effect (complex effect) on the separated liquid system. The influence of ultrasound comes from above, in particular, through the upper part of the centrifuge axis and is transmitted to its body and the entire mass of the separated system. The process of separation and the accompanying heat exchange is ensured by the synchronous operation of the mechanical, electrical, ultrasonic, hydraulic and aerodynamic parts of the device. Under the influence of ultrasonic and electroactivation, the system fed into the field of centrifugal forces is divided into light and heavy phases. The light one is concentrated in the upper part of the centrifuge near the axis, the heavy one is discarded to the periphery and settles down. The separation process is accompanied by an energy effect and heat transfer through the walls of the separator. Heat exchange product - a gaseous coolant is directed to domestic, technological needs or serves as a working fluid of a turbine operating in a closed gas cycle.
Предложенный способ позволяет интенсифицировать процессы разделения жидких систем в сепараторах. Появится возможность подвергать сепарации более широкий спектр систем, в том числе некоторые растворы солей, кислот и оснований. Повысится выход конечного продукта для разделяемых взвесей, суспензий и прочих средне- и мелкодисперсных систем. Эти качества позволят работать с более бедными составами, что в условиях сырьевого кризиса и недостатка высококонцентрированного сырья положительно отразится на работе химической промышленности и экономике страны в целом. The proposed method allows to intensify the processes of separation of liquid systems in separators. It will be possible to separate a wider range of systems, including some solutions of salts, acids and bases. The yield of the final product for the separated suspensions, suspensions, and other medium- and finely dispersed systems will increase. These qualities will allow working with poorer compounds, which in the conditions of the raw material crisis and the lack of highly concentrated raw materials will positively affect the work of the chemical industry and the country's economy as a whole.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4802821 RU2016664C1 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Method of separating heterogeneous liquid systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4802821 RU2016664C1 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Method of separating heterogeneous liquid systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016664C1 true RU2016664C1 (en) | 1994-07-30 |
Family
ID=21502164
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4802821 RU2016664C1 (en) | 1989-12-04 | 1989-12-04 | Method of separating heterogeneous liquid systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2016664C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2390532C2 (en) * | 2008-07-21 | 2010-05-27 | Альберт Кайдарович Абинаев | Method of separating polydisperse solution of distillery stillage |
-
1989
- 1989-12-04 RU SU4802821 patent/RU2016664C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 490503, кл. B 04B 5/10, 1973. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2390532C2 (en) * | 2008-07-21 | 2010-05-27 | Альберт Кайдарович Абинаев | Method of separating polydisperse solution of distillery stillage |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Li et al. | Acoustic emulsification. Part 2. Breakup of the large primary oil droplets in a water medium | |
| Lepoint et al. | What exactly is cavitation chemistry? | |
| Suslick et al. | On the origin of sonoluminescence and sonochemistry | |
| Lissant et al. | A study of medium and high internal phase ratio water/polymer emulsions | |
| Delmas et al. | Ultrasonic mixing, homogenization, and emulsification in food processing and other applications | |
| Suslick | Sonoluminescence and sonochemistry | |
| US5921478A (en) | Dispersion method and dispersing apparatus using supercritical state | |
| US4177177A (en) | Polymer emulsification process | |
| Suslick | Encyclopedia of physical science and technology | |
| CA1325725C (en) | Emulsification method and apparatus | |
| Vivès | Crystallization of aluminium alloys in the presence of cavitation phenomena induced by a vibrating electromagnetic pressure | |
| Zhao et al. | Experimental and numerical study on the effect of increasing frequency on the morphology and microstructure of aluminum alloy in laser wobbling welding | |
| Watson et al. | Mechanism of electrode surface damage and material removal in high current discharges | |
| CA2860115A1 (en) | Explosives with narrow particle size distribution | |
| RU2016664C1 (en) | Method of separating heterogeneous liquid systems | |
| RU2131094C1 (en) | Cavitation heat generator | |
| Fan et al. | Processing of immiscible metallic alloys by rheomixing process | |
| RU2061934C1 (en) | Heat pump plant | |
| RU2047823C1 (en) | Heat pump plant | |
| WO1993023189A1 (en) | Method of obtaining materials in dispersed state with cluster structure of particles | |
| RU2047824C1 (en) | Heat pump plant | |
| RU2047825C1 (en) | Heat pump plant | |
| Deglon et al. | Efficacy of a spinning disc as a bubble break-up device | |
| JP2016155058A (en) | Method for producing dispersed liquid, and apparatus for producing dispersed liquid | |
| Htet et al. | To the question of efficiency of different methods of dispersion of nanosecuring suspensions |