امولسیون سازی اغتشاش الاستیک

امولسیون سازی اغتشاش الاستیک – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه  مکانیک

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

امولسیون سازی با استفاده از اغتشاش الاستیک

چکیده

در این ارائه کوتاه نشان می دهیم که ” اغتشاش الاستیک” ، جریان آشفته ناشی از تنش های الاستیک که حتی در نبود اینرسی هم قابل مشاهده است، می تواند برای تولید امولسیون مایعات ویسکوز نامحلول در یک دستگاه اختلاط برشی ساده به کار رود. در نبود الاسیسیته، اما با نسبت ویسکوزیته، عدد رینولدز و عدد کاپیلاری یکسان هیچ گونه اختلاطی مشاهده نشد و مایعات نامحلول جدا باقی ماندند. بنابراین اغتشاش الاستیک یک روش منحصر به فرد برای تولید پراکندگی در مایعات ویسکوز با عدد رینولدز کم در جریانهای برشی غالب ارائه می دهد.

واژگان کلیدی: اغتشاش الاستیک- اختلاط- امولسیون

امولسیون سازی اغتشاش الاستیک

۱- مقدمه

در مورد سیالات نیوتنی جریانهایی که عدد رینولدز خیلی کمی دارند (  که  چگالی سیال، U سرعت، h طول و η ویسکوزیته سیال است) تمایل دارند آرام و پایدار باقی بمانند. در نتیجه سیستم های بسیار ویسکوز (لزج) یا جریانهای مایع در مقیاس کم ( یعنی ریزسیالات) که اصولاً پخشی هستند، دست یابی به اختلاط سیالات دشوار است. با این وجود، اگر حجم کمی از پلیمری با وزن مولکولی بالا به آب ( یا هر حلال نیوتنی دیگر) افزوده شود و محلول نهایی ویسکوالاستیک شود، آنگاه جریانهای سیال در هر مقدار دلخواه کوچکی از Re خصوصیات متلاطم مانندی از خود نشان خواهند داد؛ از جمله حرکت نوسانی تصادفی سیال در محدوده پهناوری از مقیاس زمانی و مکانی{۱-۸}. این کارها نشان می دهند که سیالات با الاسیسیته بالا در شرایط اینرسی ناچیز (Re<1)  می توانند دستخوش یک سری انتقال جریان از جریان آرام ویسکومتری به جریان پریودیک (متناوب) ، به جریان متلاطم و سپس به اغتشاش الاستیک کاملاً توسعه یافته (ET) گردند؛ دستگاههای اختلاط ساده بر اساس صفحات موازی پیچشی{۱و۲و۶}، میکروکانالهای مارپیچی یا موجی {۲-۵و۸} و انبساط- انقباض{۷} می باشند. در چنین اعداد رینولدز پائینی جریانها دور از اغتشاش ماندی که در سیالات نیوتنی مشاهده می شود( که در مورد جریانهای داخلی در Re با درجه ۱۰۰۰ اتفاق می افتد) هستند و ماهیتاً الاستیک محض می باشند. منظور ما از الاستیک محض تنش های الاستیک غیرخطی (نرمال) که در جریان سیالات کمپلکس توسعه می یابد می باشد و با استفاده از نسبت تنش الاستیک به ویسکوز تعیین می شود؛ عدد ویزنبرگ  که λ زمان آسایش سیال کمپلکس می باشد. هرچند اثربخشی اختلاط با این روش ، حداقل تحت عنوان اختلاط اسکالر غیر فعال، مکرراً مطرح شده است {۱-۸}، تاکنون کارهای کیفی اندکی برای دست یابی به این اثربخشی در زمینه اختلاط اسکالر غیر خطی انجام شده است. هدف ما در اینجا بررسی امکان استفاده از این اغتشاش “الاستیک” برای ایجاد امولسیون از طریق اختلاط در یک دستگاه اختلاط ساده و برشی محض می باشد. یک امولسیون حاوی قطرات مایع که در یک مایع نامحلول دیگر پراکنده شده است می باشد. قطرات تغییرپذیر هستند. این موضوع خواص ماده ای منحصر به فردی به امولسیون می دهد؛ از جمله ویسکوزیته وابسته به برش و الاسیسیته ناشی از کشش سطحی{۹}. شکل نهایی امولسیون مستقیماً با امور مربوط به مواد غذایی مختلف و محصولات بهداشت شخصی ( مثل کرم های پوست، مایونز، بستنی و غیره) ارتباط دارد. قطره ای بودن مایعات همچنین برای واکنش های کنترلی نیز سودمند است؛ زیرا پوسته قطره ها به عنوان غشایی برای حفاظت از محتویات عمل می کند. با استفاده از این مفهوم امولسیون ها برای تصفیه فرایندهای بیوشیمیایی به کار می روند، مثلاً واکنش زنجیره پلیمراز برای تحلیل ژنی و برای کنترل نرخ انتقال دارو{۱۰}. تمام این خواص مهم امولسیون به شدت به اندازه قطره معلق و یکنواختی اندازه درون نمونه بستگی دارد. روشهای امولسیون سازی با انرژی بالای متعددی وجود دارد؛ از جمله بمباران اتمی، افشانک ها، اختلاط پرسرعت. این روشها به خاطر فرایندهای تصادفی نظیر نوسانات اغتشاشی توزیع دامنه گسترده ای را ارائه می دهند{۱۱}. در اعداد رینولدز پایین تکنولوژیهای ریزسیالی به عنوان یک راهکار جهت تولید امولسیون های یکنواخت ضرورت پیدا می کنند، اما نتایج عملکرد (خروجی) آنها، بدون در نظر گرفتن موازی سازی انبوه، با درجه µl/s 1 به ازای هر سلول ریز سیال نسبتاً کم است{۱۱}. بعلاوه، در موارد خاصی از قطرات تکی ( غیر فعال) نوع زمینه جریان نقش مهمی در تعیین اینکه انحلال چه موقع اتفاق خواهد افتاد بازی می کند{۱۲}. برای جریانهای برشی محض انحلال قطره ای در مقادیری بیش از نسبت ویسکوزیته (فاز پیوسته / فاز ناپیوسته = ۴) یا کمتر از مقادیر معینی (<0.005) امکان پذیر نمی باشد {۱۴}.

امولسیون سازی اغتشاش الاستیک

۲- جزئیات دستگاه اختلاط و سیالات عامل

ما برای تولید یک دستگاه اختلاط اسماً برشی ساده [۱] ، در حالیکه از کنترل عالی گشتاور و سرعت زاویه ای اعمال شده اطمینان اشته باشیم، یک رئومتر کنترل تنش AR 1000N ، دستگاه TA Rhoolyst را اصلاح کردیم تا آرایشی از یک سلول برشی، طبق شکل ۱، ایجاد کنیم. یک صفحه دایره ای فولادی ( با قطر mm 25) به میله کنترل رئومتر متصل شده و گشتاور اعمال شده می تواند در محدوده گسترده ای ( mNm100- µNNm0.1) تغییر کند و سرعت زاویه ای نهایی اندازه گیری می شود. سیال پایه (ml2) درون یک دستگاه سلولی برشی شفاف قرار دارد، در حالیکه قطره کوچکی (ml0.2) از مایع دوم ( نامحلول) می تواند مستقیماً در بالای لایه سیال پایه قرار گیرد و سپس صغحه پائین آمده و مکرراً دوران می کند.

[۱] البته اگر اغتشاش الاستیک در دستگاه اختلاط بروز کند اجزای کششی قوی خواهیم داشت و دیگر دستگاه برشی محض نخواهد بود.

امولسیون سازی اغتشاش الاستیک

۳- آزمایشات سنجشی اختلاط با استقاده از اسکالر غیرفعال

برای تعیین محدوده مکانی پارامتر (Re,Wi) که اغتشاش الاستیک در دستگاه اختلاط ما با این سیالات پایه در آن محدوده حاصل می شود، چند آزمایش سنجشی با استفاده از اسکالر غیرفعال ( رنگ آبی برلین) انجام دادیم. نتایج این آزمایشات برای سیال نیوتنی در شکل ۳ و برای سیال ویسکوالاستیک در محدوده اغتشاش الاستیک در شکل ۴ نشان داده شده است. در محدوده ET، ۲ دقیقه اختلاط برای اختلاط کامل رنگ کافی بود ( این اختلاط با شدت رنگ سنجیده می شود)، در حالیکه برای یک سیال نیوتنی با ماکزیمم عدد رینولدز که با سیال ویسکوالاستیک (Re=4) به کار می رود هیچ اختلاطی مشاهده نشد. بعلاوه، توانستیم سیر تکاملی زمانی سرعت زاویه ای صفحه بالایی و در محدوده ET را دنبال کنیم .

امولسیون سازی اغتشاش الاستیک

۴- امولسیون سازی با استفاده از اغتشاش الاستیک

برای بررسی امولسیون سازی با استفاده از ET یک قطره با حجم ml0.2 از روغن رنگ شده را در بالای ml2 فاز پیوسته (سیال پایه) قرار دادیم، صفحه را به یک شکاف از پیش تعیین شده h=2.55mm)) برده و به مدت ۲ دقیقه تحت برش قرار دادیم. با استفاده از یک محلول گلیسیرین نیوتنی با ویسکوزیته، چگالی و کشش بین وجهی تطبیقی بر سیال بوگر (در نتیجه نسبت ویسکوزیته انطباقی ، عدد رینولدز=  و عدد کاپیلاری= ) روغن روی  سطح سیال پایه باقی ماند و بدون توجه به میزان نرخ برش اعمال شده ( در واقع حتی عدد رینولدز بالاتر و مقادیر بیشتری که برای ایجاد ET به کار رفته بود) هیچ گونه امولسیون سازی انجام شد.