The effect of feeding conditions on the drop size of pickering emulsions in unbaffled stirred tanks
Besleme koşullarının engelsiz karıştırmalı tanklarda pickering emülsiyonlarının damla boyutu üzerine etkisi
- Tez No: 765417
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İNCİ AYRANCI TANSIK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 151
Özet
Emülsiyonlar birbiri içinde karışmayan iki sıvıdan oluşan sistemlerdir. Bu birbirine karışmayan sıvılar genellikle yağ ve su fazlarıdır. Yağ ve su fazları sırasıyla dağılan ve sürekli fazlar olarak adlandırılırlar. Emülsiyonlar, tekli ve çoklu emülsiyonlar olarak sınıflandırılabilirler. Su içinde yağ (s/y) ve yağ içinde su (y/s) emülsiyonları tekli emülsiyonların örnekleridir ve su içinde yağ içinde su (s/y/s) ve yağ içinde su içinde yağ (y/s/y) emülsiyonları çoklu emülsiyonların örnekleridir. Emülsiyonlar, karışmayan sıvı-sıvı karıştırmanın bir örneğidir. Emülsiyonlar termodinamik olarak kararsızdır ve kararlı bir hale gelebilmeleri için stabilize edici ajan gereklidir. Katı partiküller tarafından stabilize edilen emülsiyonlara Pickering emülsiyonları denir. Pickering emülsiyonları, kimyasal yüzey aktif maddeler tarafından stabilize edilen yüzey aktif madde bazlı emülsiyonlara göre avantajlara sahiptir. Bu tezde, dağılan faz besleme koşullarının engelsiz karıştırmalı tanklarda üretilen Pickering emülsiyonlarının damla boyutu üzerine etkisi araştırıldı. Silikon yağı ve saf su sırasıyla dağılan faz ve sürekli faz olarak seçildi. Hidrofilik çinko-oksit katı parçacıkları stabilize edici ajan olarak seçildi. Çinko-oksit katı parçacıkları ile stabilize edilmiş su içinde yağ Pickering emülsiyonları üretildi. Karıştırıcı olarak tank çapının üçte biri çapında (D=T/3) standart 6 bıçaklı Rushton türbini (RT) kullanıldı. Karıştırıcı şaftı merkezde, e/T=0, ve merkez dışında, e/T=0.1 ve e/T=0.2, olmak üzere üç noktada konumlandırıldı. Merkez dışı şaft, karıştırıcı şaftı ile tankın merkezi arasındaki mesafedir ve T tank çapıdır. Türbülanslı akış rejimine karşılık gelen karıştırıcı uç hızları olarak 1.85, 2 ve 2.32 m/s seçildi. Dağılan fazın besleme koşullarının Pickering emülsiyonlarının damla boyutu üzerindeki etkisini belirlemek için, iki besleme koşulu test edildi: dağılan faz, yüzey beslemesi olarak adlandırılan sıvı yüzeyinden 5 saniye içerisinde veya karıştırıcı bölgesi beslemesi olarak adlandırılan karıştırıcıya yakın bölgeye 900 saniye içerisinde beslendi. Damla boyutu ve damla boyut dağılımı analizi dinamik ışık saçılımı kullanılarak yapıldı. Sonuç olarak, karıştırıcı şaftının bütün konumları için, karıştırıcı uç hızı arttıkça damla boyutları ve damla boyutu dağılımları azalmıştır. Dağılan fazın her iki besleme koşulu için (sıvı yüzeyinden besleme ve karıştırıcı bölgesine besleme) en küçük damla boyutu e/T=0.1'de ve en yüksek karıştırıcı uç hızı olan 2.32 m/s'de elde edilmiştir. Dağılan fazın karıştırıcıya yakın bölgeye beslenmesi, daha küçük damla boyutu elde etmek için daha etkili bulunmuştur. Karıştırıcı çıkış akımı-tank duvarı etkileşimleri ve girdabın varlığı ve girdabın karıştırıcı kanatlarının ucu ile arasındaki etkileşiminin, karıştırıcı akış düzenini etkileyerek damla boyutunda artışa neden olduğu bulunmuştur. Dağılan fazın besleme koşulu sıvı yüzey beslemesinden karıştırıcı bölgesi beslemesine değiştirildiğinde, dağılan fazın değişen besleme koşullarının damla boyutu üzerindeki önemli etkisi e/T=0.2 ve 2 m/s karıştırıcı uç hızında bulundu. Ayrıca emülsiyon üretim prosesini değiştirerek benzer damla boyutlarına daha düşük güç tüketimlerinde ulaşılabileceği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Emulsions are systems consisting of two immiscible liquids. These immiscible liquids are generally oil and water phases. Oil and water phases are called the dispersed and continuous phases, respectively. Emulsions can be classified as single and multiple emulsions. Oil-in-water (o/w) and water-in-oil (w/o) emulsions are the examples of single emulsions, and water-in-oil-in-water (w/o/w) and oil-in-water-in-oil (o/w/o) emulsions are examples of multiple emulsions. Emulsions are an example of immiscible liquid-liquid mixing. Emulsions are thermodynamically unstable and stabilizing agents are required to obtain stable emulsions. Emulsions stabilized by solid particles are known as Pickering emulsions. Pickering emulsions have advantages over surfactant-based emulsions which are stabilized by chemical surfactants. In this thesis, the effect of feeding conditions of the dispersed phase on the drop size of Pickering emulsions produced in an unbaffled stirred tank was investigated. Silicone oil and distilled water were selected as the dispersed and continuous phases, respectively. Hydrophilic zinc-oxide solid particles were selected as the stabilizing agent. Zinc-oxide stabilized oil-in-water (o/w) Pickering emulsions were produced. A standard six-bladed Rushton turbine (RT) with a diameter of one-third of the tank diameter (D=T/3) was used as the impeller. The impeller shaft was positioned at three locations which are at the center, e/T=0 and at two eccentricity ratios, e/T=0.1 and e/T=0.2. Eccentricity (e) is the distance between the impeller shaft and center of the tank, and T is tank diameter. The impeller tip speeds, all corresponding to the turbulent flow regime, were selected as 1.85, 2, 2.32 m/s. To determine the effect of feeding conditions of the dispersed phase on drop size of Pickering emulsions, two feeding conditions were tested: dispersed phase was fed either from the liquid surface within 5 seconds which is referred to as surface feeding, or into the impeller zone over 900 seconds which is referred to as impeller zone feeding. The drop size and drop size distribution analysis was done using dynamic light scattering. In conclusion, the drop sizes and drop size distributions decreased as the impeller tip speed is increased for all positions of the impeller shaft. For both feeding conditions of the dispersed phase (surface feeding and impeller zone feeding), the smallest drop size was obtained at e/T=0.1 and at the highest impeller tip speed, 2.32 m/s. The feeding of the dispersed phase into the impeller zone was found to be more effective for obtaining smaller drop sizes. The impeller discharge stream-wall interactions and the presence of vortex and its connection with impeller blades were found to cause an increase in drop size by affecting the impeller flow pattern. When the feeding condition of the dispersed phase is changed from surface feeding to impeller zone feeding, a significant effect of varying feeding conditions of the dispersed phase on drop size was found at e/T=0.2 and at an impeller tip speed, 2 m/s. It was also found that a reduction in power consumption can be achieved by changing the emulsion production process while obtaining similar drop sizes.
Benzer Tezler
- Yaygın gelişimsel bozukluğu (Otizm spektrumu) olan çocuklarda klinik ve elektroensefalografi bulguları.
Başlık çevirisi yok
SEMİH AYTA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2006
Nörolojiİstanbul ÜniversitesiNöroloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEFKURE ERAKSOY
- Çan bölgesi linyitlerinin akışkan yatak yanma sürecindeki davranımı
Fluidised bed combustion behaviour of the lignites from the Çan region
HÜSNÜ ATAKÜL
- Hava-jetli tekstüre işleminde hacimlilik (bulk) incelemesi
Bulkiness of air-jet textured yarns
ARZU GÖNENÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Tekstil ve Tekstil Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiTekstil Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Linyit yakan değişik dağıtıcı elekli akışkan yataklarda ayrışma ve aglomerasyon
Segregation and agglomeration in lignite burning fluidised beds with different distrubutor plates
M.FERHAT YARDIM
- Sulak alanların uzaktan algılama ve coğrafi bilgi sistemleri ile irdelenmesi: Akgöl örneği
Analysis of wetlands using remote sensing and geographic information systems: Akgol sample
ADALET DERVİŞOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
Jeodezi ve Fotogrametriİstanbul Teknik ÜniversitesiGeomatik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEBİYE MUSAOĞLU