Контроль концентрації поверхнево-активних речовин у водних середовищах за визначеним рівноважним поверхневим натягом методом пульсуючого меніска

Abstract

Розроблений спосіб контролю концентрації поверхнево-активних речовин у водних середовищах методом пульсуючого меніска за рівноважним поверхневимо натягом. Сутність методу полягає в тому, що, шляхом прямої і зворотної подачі газу у меніск реалізується процес пульсації меніска в околі максимального тиску в ньому, значення якого однозначно визначає поверхневий натяг на кожному циклі. Можливість реалізації запропонованого методу теоретично обґрунтовано шляхом розроблення математичної моделі процесу пульсації меніска в околі максимального тиску у ньому. На основі експериментальних досліджень отримані калібрувальні залежності для визначення концентрації поверхнево-активних речовин у водних розчинах за значенням рівноважного поверхневого натягу. Запропоновано структурну схему і розроблено прилад ВКР‒1 для визначення рівноважного поверхневого натягу і контролю концентрації поверхнево-активних речовин у водних середовищах. Приведені результати лабораторних і натурних випробувань приладу ВКР‒1, які підтвердили його працездатність і можливість використання для контролю концентрації поверхнево-активні речовин у водних розчинах різних технологічних процесів

Разработан способ контроля концентрации поверхностно-активных веществ у водных средах методом пульсирующего мениска по рівноважному поверхностному натяжению. Сущность метода заключается в том, что путем прямой и обратной подачи газа в пузырек, реализуется процесс пульсации мениска в окрестности максимального давления в нем, значение которого однозначно определяет поверхностное натяжение на каждом цикле. Возможность реализации предложенного метода теоретически обоснована путем разработки математической модели процесса пульсации пузырька в окрестности максимального давления в нем. На основе экспериментальных исследований получены калибровочные зависимости для определения концентрации поверхностно-активных веществ у водных средах по значению поверхностного натяжения. Предложено структурную схему и разработан прибор ВКР‒1 для контроля концентрации поверхностно-активных веществ у водных средах. Приведены результаты лабораторных и натурных испытаний прибора ВКР‒1, которые подтвердили его работоспособность и возможность использования для контроля концентрации у водных растворах поверхностно-активные вещества для различных технологических процессов.

The thesis developed a way to control the concentration of surfactants on the dynamic surface tension. To implement this method, a method for determining the equilibrium surface tension for maximum pressure of the meniscus in a pulsating gas meniscus is proposed. The essence of the method is that by the direct and reverse flow of gas in the meniscus, the process of being implemented in the vicinity of the meniscus ripple maximum pressure value that uniquely identifies the surface tension of each cycle. The effect is that the bubble, with each cycle, doesn’t slam after passing the maximum pressure and transit to a new steady state of equilibrium, i.e., adsorption of surfactants is at the same surface of the interface. The possibility of implementing the proposed method is theoretically justified by developing a mathematical model of the process of meniscus pulsation in the vicinity of maximum pressure in a closed system with respect to the number of gas phase. On the basis of experimental studies were provided working relationships for determining the concentration of surfactants in aqueous solutions by the value of the surface tension. On the basis of theoretical studies was offered a block diagram of the device and is designed to control the concentration of surface-active substances in liquid environments. Was achieved metrological analysis of the developed device. Was done the laboratory and field testing of the developed device, which confirmed its efficiency and ability to be used for controlling of concentration in solutions for different process fluids, where surface-active substances are used.