The effect of feeding conditions on the drop size of pickering emulsions in unbaffled stirred tanks
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, KİMYA MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2022
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: MELİHA YAĞMUR ÖZDEMİR
Danışman: İNCİ AYRANCI TANSIK
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
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.