RU2161063C1 - Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей - Google Patents
Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2161063C1 RU2161063C1 RU2000100442A RU2000100442A RU2161063C1 RU 2161063 C1 RU2161063 C1 RU 2161063C1 RU 2000100442 A RU2000100442 A RU 2000100442A RU 2000100442 A RU2000100442 A RU 2000100442A RU 2161063 C1 RU2161063 C1 RU 2161063C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- ultrasonic
- dispersion
- microcapsulation
- hydrophobic liquids
- Prior art date
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 title claims abstract description 16
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title abstract description 15
- 239000011148 porous material Substances 0.000 claims abstract description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 4
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 abstract 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 abstract 1
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 9
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 235000019198 oils Nutrition 0.000 description 2
- 230000003534 oscillatory effect Effects 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 1
- 229920001973 fluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000010534 mechanism of action Effects 0.000 description 1
- 239000004006 olive oil Substances 0.000 description 1
- 235000008390 olive oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000000053 physical method Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
Abstract
Аппарат состоит из двух камер, соединенных фланцами. Одна камера - нижняя - предназначена для диспергирования гидрофобных жидкостей, вторая - верхняя - для их микрокапсулирования. Между камерами установлен трековый фильтр из полиэтилентерефталатной пленки с калиброванными сквозными порами. Нижняя камера имеет форму перевернутого усеченного конуса с кольцевой нарезкой на внутренней поверхности треугольного профиля глубиной 3,8-4,0 мм и шагом 7,5 - 7,8 мм. В меньшем основании усеченного конуса установлен ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель диаметром 50 мм. Высота камеры равна длине волны ультразвуковых колебаний в водных системах с частотой 20 кГц. Верхняя камера - цилиндрической формы диаметром 150 мм содержит при равномерно разнесенных вокруг камеры ультразвуковых излучателей. Конструкция аппарата обеспечивает возможность интенсифицировать процессы диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей, а также управлять ими в зависимости от используемых исходных компонентов. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к диспергирующему оборудованию, а конкретнее к аппаратуре, где для измельчения различных веществ используют энергию ультразвуковых колебаний. Оно может найти применение для получения микрокапсул, содержащих гидрофобные жидкости с растворенными в них химическими реактивами, цветообразующими компонентами, лекарственными препаратами и другими. Такие микрокапсулы необходимы в системах индикации, в производстве цветных фотоматериалов, медицине, а также во многих других областях науки и техники.
Известное устройство /1/ для диспергирования жидких сред представляет собой цилиндрический реактор, вокруг которого равномерно расположены три ультразвуковых преобразователя, закрепленные в стальных втулках, приваренных к наружной стенке реактора. Ультразвук передается через буферную жидкость (оливковое масло) и стенку к жидкости, находящейся в реакторе. Интенсивность ультразвука достаточна для возникновения кавитации и, следовательно, протекания процесса диспергирования. Процесс микрокапсулирования осуществляется в аппарате.
Согласно патенту /2/ диспергатор содержит ультразвуковой источник колебаний, смесительную камеру с подводящими и отводящими патрубками, насадкой с цилиндро-коническими отверстиями. На выходе из насадки формируется турбулентное вращательное движение потоков с кавитационными пузырьками.
Устройство для смешивания и диспергирования жидкостей /3/ содержит смесительную камеру, соосно с которой установлен рассекатель в виде усеченного перфорированного конуса, обращенного меньшим основанием в сторону разгрузки жидкости. Перфорация на конусе выполнена с чередованием отверстий круглой и трапециевидной формы. Перед рассекателем установлены магнитострикционные излучатели ультразвуковых колебаний.
Известные устройства для смешивания и диспергирования жидкофазных систем не позволяют получать однородные по размеру микрокапли гидрофобных жидкостей в дисперсионных средах и не дают возможности после диспергирования в том же аппарате провести процесс их микрокапсулирования в полимерные оболочки.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту является выбранное в качестве прототипа устройство для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей /4/. Устройство состоит из двух соединенных фланцами камер цилиндрической формы, одна из которых предназначена для диспергирования, а вторая для микрокапсулирования гидрофобных жидкостей. Между камерами установлен трековый фильтр из полиэтилентерефталатной (ПЭТФ) пленки с калиброванными сквозными порами, заключенный в крупноячеистую сетку из нержавеющей стали. Камеры содержат персональные ультразвуковые пьезоэлектрические колебательные излучающие системы, работающие в согласованных режимах.
К недостаткам этого устройства следует отнести то, что расположение ультразвуковых излучателей не обеспечивает максимальную эффективность процессов диспергирования и транспортировки образующихся микрокапель гидрофобных жидкостей через трековый фильтр, размеры камер для диспергирования и микрокапсулирования не согласованы с длиной волны ультразвуковых колебаний, что снижает коэффициент полезного действия устройства (выход полезного продукта, как правило, не превышает 50% от теоретически возможного). Конструкция устройства не предусматривает возможности управления режимом диспергирования с целью интенсификации процесса и определения оптимальных условий микрокапсулирования, а также проведения исследований в области микро капсулирования жидкофазных систем.
Основная задача изобретения состоит в повышении эффективности работы устройства и за счет этого увеличения его коэффициента полезного действия, а также качества получаемых дисперсий микрокапсул, содержащих гидрофобные жидкости.
Положительный результат достигается тем, что в предлагаемом аппарате для диспергирования и последующего микрокапсулирования гидрофобных жидкостей, нижняя камера, предназначенная для диспергирования, имеет форму усеченного конуса с кольцевой нарезкой на внутренней поверхности, в меньшем основании конуса, обращенном вниз, установлен ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель с диаметром головки 50 мм, что обеспечивает нормальное падение волн на трековый фильтр, установленный в большем основании, а верхняя камера цилиндрической формы диаметров 150 мм, где собственно ведется процесс микрокапсулирования мельчайших капель гидрофобной жидкости, содержит три равномерно разнесенных вокруг камеры ультразвуковых излучателя. При этом высота нижней камеры равна длине волны ультразвуковых колебаний в водных системах с частотой 20 кГц (75 мм), а кольцевая нарезка имеет треугольный профиль с шагом 7,5-7,8 мм с глубиной 3,8 - 4,0 мм.
Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен разрез предлагаемого аппарата для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей.
Аппарат состоит из двух камер верхней и нижней (1), выполненных из нержавеющей стали. Верхняя камера имеет цилиндрическую форму диаметром 150 мм и содержит три ультразвуковых пьезоэлектрических излучателя, а также два люка - для установки термопары (9) и для загрузки необходимых растворов (10). Патрубок (11) с краном служит для выгрузки готовой дисперсии. Нижняя камера выполнена в виде усеченного конуса высотой 75 мм с диаметром оснований 50 и 150 мм. Внутренняя поверхность камеры имеет кольцевую нарезку треугольного профиля с шагом 7,5 - 7,8 мм и глубиной 3,8 - 4,0 мм. В малое основание камеры вмонтирован ультразвуковой излучатель (7). Кроме этого нижняя камера аппарата имеет нагнетательный патрубок (8) с обратным клапаном и сливной с краном (5). Все излучатели вмонтированы в камеры через акустические развязки и зафиксированы установочными прокладками (6) из маслобензостойкой резины. Камеры соединены между собой фланцами. Во фланцевое соединение с использованием фторкаучуковых резиновых прокладок (марка резины СКФ -32) (2) вмонтирован трековый ПЭТФ фильтр (3) толщиной 10 мкм, заключенный между двух сеток (4) из нержавеющей стали с размером ячеек 2 х 2 мм. Диаметр сквозных пор трекового фильтра 1 мкм, количество их на 1 см2 равно 4 • 107.
Конструктивные размеры камер, внутренней нарезки и расположение излучателей определены и обоснованы параметрами ультразвуковых колебаний, создаваемых генератором марки УЗГ 3-04. В основу механизма действия аппарата положен известный ультразвуковой капиллярно-кавитационный эффект /5/.
Предлагаемый аппарат позволяет проводить диспергирование предварительно подготовленной смеси исходных компонентов в нижней камере до требуемого размера частиц гидрофобной жидкости и под действием сил звукового давления в пульсирующем режиме транспортировать их через фильтр. Наличие повышенного статического давления в замкнутом объеме нижней камеры (не более 6,0 • 104 Па) предотвращает обратный процесс. В верхней камере интенсивный ультразвуковой поток, создаваемый тремя излучателями, захватывает частицы жидкости, поступающие через поры фильтра. Здесь же в растворе пленкообразующих веществ происходит формирование вокруг каждой частицы полимерной оболочки. За счет действия высокоамплитудного ультразвукового поля (22 ± 7,5% кГц) эмульсия нагревается до 65-70oC, что вызывает структурирование полимерной оболочки. Весь процесс длится от 1,5 до 2,0 часов.
Предварительно подготовленную грубодисперсную эмульсию типа масло - вода нагнетают через патрубок с обратным клапаном в нижнюю камеру аппарата до полного ее заполнения (емкость камеры 0,64 л). В верхнюю камеру загружают раствор пленкообразующих веществ для формирования оболочек микрокапсул. Уровень жидкости должен быть не ниже верхней точки акустической развязки излучателей. С помощью генератора УЗГ 3-04 в камерах посредствам колебательных систем создают высокоамплитудное ультразвуковое поле и в течение 1,5 - 2,0 часов ведут процесс диспергирования в нижней и микрокапсулирования в верхней камерах. При этом осуществляют непрерывный процесс подачи исходной смеси компонентов в нижнюю камеру аппарата. После завершения процесса водную дисперсию микрокапсул из верхней камеры выгружают через сливной патрубок, разделяют введением деэмульгатора и фильтруют. Микрокапсулы оставшиеся на фильтре сушат при 60oC в течение 30 - 40 минут на открытом воздухе. Выход готового продукта составляет 75-80% от теоретически возможного. Микрокапсулы, содержащие гидрофобную жидкость с растворенным в ней, например, цветообразущим компонентом, используют по назначению.
Предлагаемый аппарат позволяет микрокапсулировать различные химические реактивы, растворители, масла, катализаторы, пластификаторы, дисперсии жирорастворимых пигментов и красителей, фотохромные композиции в жидкофазных средах с размером микрокапсул от 1 до 6 мкм и с полидисперсностью 0,4 - 0,6.
Конструктивные особенности аппарата, заключающиеся в расположении колебательных излучающих систем в камерах, создающих ультразвуковые поля при условии сосредоточения максимальной их напряженности на трековом фильтре, а также конусная форма и дополнительная кольцевая нарезка в нижней камере, соотнесенные с параметрами ультразвуковых колебаний, обеспечивают возможность интенсифицировать весь процесс, повысить качество микрокапсул, содержащих гидрофобные жидкости, снизить непроизводительные потери. В целом аппарат позволяет регулировать процесс диспергирования и микрокапсулирования в зависимости от используемых исходных веществ, а также проводить исследовательские работы в области микрокапсулирования жидкофазных сред.
Источники информации
1. Патент Великобритании N 2243092, В 01 19/10,1991.
1. Патент Великобритании N 2243092, В 01 19/10,1991.
2. Патент СССР N 1599075, B 01 11/100, 5/06, 1988.
3. Авт. свид. СССР N 1599078, В 01 11/02, 1988.
4. Патент РФ N 2096074, В 01 A 11/02, В 01 J 13/02, 1995 (прототип).
5. Кардашов Г.А. Физические методы интенсификации химической технологии. - М.: Химия, 1990, с. 128-133.
Claims (2)
1. Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей, состоящий из двух камер - верхней и нижней, снабженных персональными ультразвуковыми пьезоэлектрическими излучателями и соединенных фланцами, между которыми установлен полиэтилентерефталатный трековый фильтр с калиброванными сквозными порами, отличающийся тем, что нижняя камера имеет форму перевернутого усеченного конуса с кольцевой нарезкой на внутренней поверхности, в меньшем основании конуса установлен ультразвуковой пьезоэлектрический излучатель диаметром 50 мм, высота нижней камеры равна длине волны ультразвуковых колебаний в водных системах с частотой 20 кГц, а верхняя камера цилиндрической формы содержит три ультразвуковых излучателя, равномерно разнесенных вокруг нее.
2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что кольцевая нарезка в нижней камере имеет треугольный профиль с глубиной 3,8 - 4,0 мм и шагом 7,5 - 7,8 мм.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000100442A RU2161063C1 (ru) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000100442A RU2161063C1 (ru) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2161063C1 true RU2161063C1 (ru) | 2000-12-27 |
Family
ID=20229141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000100442A RU2161063C1 (ru) | 2000-01-11 | 2000-01-11 | Аппарат для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2161063C1 (ru) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2246982C1 (ru) * | 2003-09-12 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Росток" | Ультразвуковое устройство |
| RU2286205C1 (ru) * | 2005-02-16 | 2006-10-27 | Никольский Константин Николаевич | Кавитационный реактор |
| RU2337749C1 (ru) * | 2004-05-27 | 2008-11-10 | Сальфко, Инк. | Ультразвуковой реакционный аппарат непрерывного действия с высокой пропускной способностью |
| RU2704189C1 (ru) * | 2018-12-26 | 2019-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Устройство и способ ультразвукового диспергирования жидкостей |
| RU204989U1 (ru) * | 2020-10-06 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Устройство для микрокапсулирования жидких веществ |
| RU215675U1 (ru) * | 2022-01-25 | 2022-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Устройство для микрокапсулирования жидких веществ |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2243092A (en) * | 1990-03-28 | 1991-10-23 | Atomic Energy Authority Uk | Sonochemical apparatus |
| DE4228618A1 (de) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Hoechst Ag | Reaktor zum Durchführen von chemischen Reaktionen |
| RU2096074C1 (ru) * | 1995-11-29 | 1997-11-20 | Войсковая часть 33825 | Устройство для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей |
-
2000
- 2000-01-11 RU RU2000100442A patent/RU2161063C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2243092A (en) * | 1990-03-28 | 1991-10-23 | Atomic Energy Authority Uk | Sonochemical apparatus |
| DE4228618A1 (de) * | 1992-08-28 | 1994-03-03 | Hoechst Ag | Reaktor zum Durchführen von chemischen Reaktionen |
| RU2096074C1 (ru) * | 1995-11-29 | 1997-11-20 | Войсковая часть 33825 | Устройство для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2246982C1 (ru) * | 2003-09-12 | 2005-02-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Росток" | Ультразвуковое устройство |
| RU2337749C1 (ru) * | 2004-05-27 | 2008-11-10 | Сальфко, Инк. | Ультразвуковой реакционный аппарат непрерывного действия с высокой пропускной способностью |
| RU2286205C1 (ru) * | 2005-02-16 | 2006-10-27 | Никольский Константин Николаевич | Кавитационный реактор |
| RU2704189C1 (ru) * | 2018-12-26 | 2019-10-24 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" | Устройство и способ ультразвукового диспергирования жидкостей |
| RU204989U1 (ru) * | 2020-10-06 | 2021-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Устройство для микрокапсулирования жидких веществ |
| RU215675U1 (ru) * | 2022-01-25 | 2022-12-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Курская государственная сельскохозяйственная академия имени И.И. Иванова" | Устройство для микрокапсулирования жидких веществ |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8042989B2 (en) | Multi-stage cavitation device | |
| CA1094425A (en) | Ultrasonic emulsifier and method | |
| RU2446869C2 (ru) | Камера для ультразвуковой обработки жидкости (варианты) | |
| Holdich et al. | Continuous membrane emulsification with pulsed (oscillatory) flow | |
| US5658534A (en) | Sonochemical apparatus | |
| JPWO2004004881A1 (ja) | 液体混合装置および液体混合方法 | |
| JP2008149209A (ja) | 微細気泡発生器および微細気泡供給システム | |
| JP5936168B1 (ja) | 水中酸素溶解装置およびこれを用いた水中酸素溶解方法 | |
| JP3285427B2 (ja) | エマルション製造装置及び方法 | |
| RU2096074C1 (ru) | Устройство для диспергирования и микрокапсулирования гидрофобных жидкостей | |
| US20120236678A1 (en) | Compact flow-through nanocavitation mixer apparatus with chamber-in-chamber design for advanced heat exchange | |
| RU1773469C (ru) | Роторный аппарат | |
| US10639599B2 (en) | Method and device for cavitationally treating a fluid | |
| JP4879232B2 (ja) | 微細化混合装置 | |
| RU2618078C1 (ru) | Гидродинамический смеситель | |
| RU2666565C1 (ru) | Ультразвуковой диспергатор | |
| SU1599078A1 (ru) | Устройство дл смешени и диспергировани жидкостей | |
| WO2009041854A1 (ru) | Способ тепломассоэнергообмена текучих сред и устройство для его осуществления | |
| JP2000176266A (ja) | 流体混合装置 | |
| RU2625980C1 (ru) | Способ получения суспензии высокодисперсных частиц неорганических и органических материалов и аппарат для его осуществления | |
| JP4901923B2 (ja) | 微細化混合装置 | |
| RU2299766C1 (ru) | Способ обработки материалов в потоке жидкости и устройство для его осуществления | |
| RU2252826C1 (ru) | Роторно-импульсный аппарат | |
| SU955993A1 (ru) | Устройство дл приготовлени эмульсий | |
| RU2167704C2 (ru) | Эмульгатор |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20060112 |