The effect of dispersed phase feed rate on the production of pickering emulsions
Dağılan faz besleme hızının pickering emülsiyonu oluşumuna etkisi
- Tez No: 521446
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ İNCİ AYRANCI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Emülsiyonlar, gıda, petrol, deterjan, ilaç ve kozmetik endüstrileri gibi birçok uygulamada temeldir. Pickering emülsiyonları sürfaktanlar yerine katı partiküller ile stabilize edilmiş: yağ-içinde-su, su-içinde-yağ hatta çoklu emülsiyonlar olarak tanımlanabilir. Katı partiküller, ara yüzeyde adsorbe olarak, damlacıkların birleşmesini önleyebilirler ve böylece emülsiyonu stabilize ederler. Pickering emülsiyonları, yüzey aktif maddeler tarafından stabilize edilen emülsiyonlara göre stabilite, biyouyumluluk, çevresel riskler ve maliyet açısından daha avantajlıdır. Yağ, su ve partikül özelliklerinin etkisi hakkında çok sayıda çalışma vardır, ancak proses parametrelerinin, Pickering emülsiyonlarının bir karıştırmalı tankta oluşumuna etkisi hakkında neredeyse hiç bir çalışma yoktur. Özellikle, ikinci fazın birinci faza olan besleme hızının, karıştırma işlemi ve dolayısıyla ürün özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu literatürde gösterilmiştir. Bu durum aynı zamanda, Pickering emülsiyonlarının oluşumu için de geçerlidir bu sebeple dağılan fazın sürekli faza besleme hızı, nihai damlacık boyutunu etkileyen kritik bir işlem parametresi olabilir. Bu çalışmada amaç, bütün konfigürasyonlar için aşağıdaki hidrodinamik koşullar sabit olduğunda: bıçak Reynolds sayısı, uç hızı, kütle başına güç, yağ fazının besleme hızının son damlacık boyutuna etkisini araştırmaktır. Dağılan fazın besleme hızının değiştiği karıştırmalı bir tankta Pickering viii emülsiyonları üretilmiştir; dağılan faz olarak silikon yağı, sürekli faz olarak damıtılmış su, emülgatör olarak kalsit kullanılmıştır. Deneyler üç farklı bıçak türü ile gerçekleştirilmiştir: Rushton türbin (RT), yukarı pompalayan eğimli bıçak türbin (PBTU) ve aşağı pompalayan eğimli bıçak türbin (PBTD). Tüm bıçaklar, T'nin tank çapı olduğu iki farklı boyutta, T/3 ve T/2 ' de test edildi. Damlacık çapları partikül boyutu analizörü olan Mastersizer® 3000 (Malvern)'de ölçüldü. Özetle, besleme hızındaki azalmanın, yeni oluşturulan küçük damlacıklar ve etkili parçacık adsorpsiyonu nedeniyle ortalama damlacıkların boyutunda azalmaya neden olduğu bulunmuştur. Bu durum, sadece damlacıkların farklı hidrodinamik koşullardaki minimum denge büyüklüğüne ulaşmamış olması durumunda geçerlidir. Daha düşük bıçak ve besleme hızlarında, besleme hızının etkisi daha belirgindir, dolayısıyla bu koşullar altında ortalama damlacık boyutunda maksimum azalma RT-T/3 ile % 24 olarak bulunmuştur. Besleme hızının etkisinin yanı sıra, bıçak tipi, bıçak boyutu, besleme noktası ve hidrodinamik koşulların, ortalama damlacık boyutu üzerinde bir etkisi olduğu bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Emulsions are fundamental in many applications such as food, petroleum, detergent, pharmaceutical and cosmetic industries. Pickering emulsions are defined as emulsions of any type, either oil-in water, water-in-oil or even multiple, stabilized by solid particles instead of surfactants. Solid particles may prevent the droplets from coalescing by getting adsorbed at the interface, and thus stabilizing the emulsion. Pickering emulsions have more advantages over emulsions stabilized by surfactants in terms of stability, biocompatibility, environmental risks and cost. There are numerous studies about the effect of oil, water and particle properties, but almost no studies about the effect of processing parameters on the formation of Pickering emulsions in a stirred tank. The literature shows that the feed rate of a second phase into the first one has a significant impact on the mixing process, and therefore the product properties. This also applies to formation of Pickering emulsions: the feed rate of the dispersed phase into the continuous phase may be a critical processing parameter that impacts the final droplet size. In this study, the aim was to investigate the effect of feed rate of the oil phase on the final average droplet size when the following hydrodynamic conditions were constant for all configurations: tip speed, power per mass, impeller Reynolds number. Pickering emulsions were produced by using silicone oil as dispersed phase, distilled water as continuous phase, calcite as an emulsifier in a stirred tank where the feed rate of the vi dispersed phase was varied. The experiments were performed with three different impellers: Rushton turbine (RT), up-pumping pitched blade turbine (PBTU), and down-pumping pitched blade turbine (PBTD). All the impellers were tested at two different sizes, T/3 and T/2 where T is the tank diameter. The droplet diameters were measured in Mastersizer® 3000 (Malvern) which is a particle size analyzer. In summary, it was found that the decrease in feed rate causes reduction in the average droplets size due to smaller newly generated droplets and effective particle adsorption. This is only valid if the droplets have not reached the minimum equilibrium size at different hydrodynamic conditions. At lower impeller speeds and feed rates, the effect of feed rate is more pronounced, thereby under these conditions, maximum reduction in the average droplet size is found as 24% with RT-T/3. Besides of the feed rate effect, it was also found that impeller type, impeller size, feeding point and hydrodynamic conditions have an impact on the average droplet size.
Benzer Tezler
- Püskürtmeli kurutma ve termal bozunma prosesleri ile ZnO esaslı partiküllerin ve kompozit yapıların sentezlenmesi ve karakterizasyonu
Characterization and synthesis of ZnO based particles and composite structures via spray drying and thermal decomposition processes
ŞEYMA DUMAN
Doktora
İngilizce
2016
Seramik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BURAK ÖZKAL
- İç ortam havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin (UOB) farklı nanomalzeme katkılı polimerik nanolif filtreler ile giderilmesi
Removal of volatile organic compounds (VOC) in indoor air with polymeric nanofiber filters added to different nanoparticles
DİLA AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA YÜKSEL İMER
- Anerobik çürütücülerde karışım şartlarının çürütücü verimine etkisinin araştırılması
Başlık çevirisi yok
AHMET GÜNAY
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. LÜTFİ AKÇA
- Kullanılmış yağların pirolizi ile organik kimyasallar ve yakıt üretimi
Başlık çevirisi yok
LEVENT DANDİK
- Çamur minimizasyonununun ve azot gideriminin birlikte gerçekleştirilebilirliği
The possibility of nitrogen removal together with sludge minimization in the activated sludge process
EMİNE SİMGE TAYBUĞA
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN YAĞCI