Мембранаи моеъи эмулсионӣ (Emulsion Liquid Membrane, ELM) равиши ҷудокунии сефазаӣ аст, ки ду фазаи обиро бо фазаи тунуки мембранаи моеъи органикӣ ҷудо карда, имкон медиҳад равандҳои экстраксия ва реэкстраксия дар як система анҷом дода шаванд. Дар ин таҳқиқот муҳаққиқон диаметри миёнаи глобулаҳо аз рӯйи Sauter, D₃₂, барои эмулсияҳои дучандаи об/равған/об (W/O/W), ки барои экстраксияи руҳ бо омехтаи моддаҳои сатҳфаъол ва нанозарраҳои Fe₂O₃ устувор гардонда шудаанд, бо коррелятсияе дар асоси назарияи Hinze–Kolmogorov пешгӯӣ мекунанд. Бо истифода аз оптимизатсияи fminsearch дар MATLAB R2024a коэффитсиентҳои C₁ = 0.0436 ва C₂ = −3.2561 муайян шуда, дар коррелятсияи ниҳоӣ нишондиҳандаи дараҷаи адади Weber ба −0.6 собит карда шудааст. Модел дар шароити калибронӣ ва санҷиш одатан натиҷаҳои ба қиматҳои таҷрибавии D₃₂ наздик медиҳад; аммо таҳқиқот ҳамзамон нишон медиҳад, ки дар шароити ҳиссаи ҳаҷмии баланд, омехтакунии аз ҳад зиёд, коалессенсия, пора-порашавӣ ва калон кардани миқёс танҳо коррелятсияи назариявӣ системаи воқеиро пурра ифода карда наметавонад.

Барои коррелятсияи ниҳоӣ дар Ҳолати 1, ки суръати омехтакунӣ тағйир дода шудааст, R² = 0.8466 ва AARD = %3.41 ва дар Ҳолати 2, ки ҳиссаи ҳаҷмӣ тағйир дода шудааст, R² = 0.9994 ва AARD = %1.04 гузориш шудаанд. Таҳлилҳои параметрии MATLAB нишон медиҳанд, ки дар доираи модели баррасишуда зиёд шудани диаметри чархи кории омехтакунанда ва суръати омехтакунӣ D₃₂-ро кам мекунад; кашиши пасттари байнифазавӣ ба пайдоиши глобулаҳои хурдтар мусоидат мекунад ва бо зиёд шудани ҳиссаи ҳаҷмӣ диаметри глобулаҳо то ҳадди муайян кам мешавад.

Ин натиҷаҳо тасдиқи бевосита дар миқёси саноатӣ нестанд. Модел аз рӯйи таркиби муайяни ELM ва шароити таҷриба калибронӣ шудааст; дар системаҳои воқеӣ коалессенсия, варамкунӣ, пора-порашавӣ, тағйироти часпакӣ ва таъсирҳои миқёси гидродинамикӣ бояд алоҳида санҷида шаванд.

Мембранаи Моеъи Эмулсионӣ Чист?

Мембранаи моеъи эмулсионӣ системаи ҷудокунии сефазаӣ мебошад, ки дар он фазаи обии дохилӣ дар фазаи мембранаи органикӣ ҳамчун эмулсияи ибтидоии W/O дисперс карда мешавад ва баъдан ин эмулсияи ибтидоӣ дар фазаи обии берунии ғизодиҳанда дисперс шуда, эмулсияи дучандаи W/O/W-ро ба вуҷуд меорад. Дар таҳқиқоти баррасишуда ELM дар заминаи хориҷ кардани ионҳои руҳ аз фазаи обии ғизодиҳанда омӯхта мешавад ва андозаю устувории глобулаҳои эмулсияи дучанда яке аз омилҳои муҳими муайянкунандаи самаранокии система арзёбӣ мегардад.

Технологияи ELM метавонад бартариҳое чун иҷрои ҳамзамони экстраксия ва реэкстраксия, талаботи нисбатан кам ба моддаҳои кимиёвӣ ва энергия ва интиқоли босуръати масса фароҳам орад. Аммо сохтори W/O/W ба механизмҳои ноустуворӣ, аз ҷумла пора-порашавӣ, коалессенсия, флокулятсия, қаймоқбандӣ ва варамкунӣ осебпазир аст. Аз ин рӯ, дар системаи ELM на танҳо кимиёи экстраксия, балки рафтори гидродинамикии глобулаҳои эмулсияи ҳосилшуда низ муҳим мебошад.

Сабаби асосии илова кардани нанозарраҳо ба омехтаи моддаҳои сатҳфаъол дар таҳқиқот он аст, ки зарраҳо дар сарҳади равған-об адсорбсия шуда, майли қатраҳо ё глобулаҳоро ба ҳамроҳшавӣ кам карда метавонанд. Дар таркиби асосии баррасишуда омехтаи Span 80 ва Tween 80 ҳамроҳ бо нанозарраҳои Fe₂O₃ истифода шудааст.

Чаро D₃₂ муҳим аст?

Манбаъ тақсимоти андозаи эмулсияро тавассути диаметри миёнаи Sauter, D₃₂, ифода мекунад. Кам шудани D₃₂ барои интиқоли масса ва рафтори эмулсия муҳим аст, зеро он ба ҳосил шудани масоҳати бештари сатҳи байнифазавӣ дар ҳамон ҳаҷм мусоидат мекунад. Бо вуҷуди ин, хулосаи «хурдтар ҳамеша ва бе ягон маҳдудият беҳтар аст»-ро баровардан мумкин нест; энергияи аз ҳад зиёди гидродинамикӣ метавонад равандҳои баръакс, аз ҷумла пора-порашавӣ ва коалессенсияи пас аз онро низ ба роҳ андозад.

Коррелятсияи Hinze–Kolmogorov D₃₂-ро Чӣ Гуна Пешгӯӣ мекунад?

Коррелятсияи Hinze–Kolmogorov, ки дар таҳқиқот истифода шудааст, диаметри миёнаи нормалшудаи Sauter-ро бо диаметри чархи кории омехтакунанда, адади Weber ва ҳиссаи ҳаҷмии фазаи дисперсӣ мепайвандад. Асоси физикии модел ин аст, ки турбулентӣ энергияро аз гирдбодҳои калонмиқёс ба миқёсҳои хурдтар интиқол медиҳад ва шиддати кофии гидродинамикӣ қатраҳои калонро пора карда, ба сохторҳои хурдтар табдил медиҳад; аммо коррелятсияи истифодашуда ҳамаи механизмҳои аз вақт вобастаи пора-порашавӣ ва коалессенсияро дар эмулсияи воқеӣ ба таври ошкор ҳал намекунад.

Сохтори умумии Hinze–Kolmogorov дар таҳқиқот бо Муодилаи 1 дода шудааст:

\[ \frac{D_{32}}{D_I}=C_1(1+C_2\phi)We^{-0.6} \tag{1} \]

Дар ин ҷо D₃₂ диаметри миёнаи глобулаҳо аз рӯйи Sauter, D_I диаметри чархи кории омехтакунанда, C₁ ва C₂ коэффитсиентҳои эмпирикии барои система муайяншуда ва φ ҳиссаи ҳаҷмии фазаи дисперсиро ифода мекунанд. Дар муодила D₃₂/D_I ва адади Weber беандозаанд.

Адади Weber бо Муодилаи 2 муайян шудааст:

\[ We=\frac{\rho_C N^2D_I^3}{\sigma} \tag{2} \]

ρ_C зичии фазаи пайвастаи ғизодиҳанда, N суръати омехтакунӣ, D_I диаметри чархи кории омехтакунанда ва σ кашиши байнифазавиро ифода мекунанд. Аз сабаби сохтори математикӣ зиёд шудани N ё D_I адади Weber-ро зиёд мекунад, аммо зиёд шудани σ онро кам мекунад. Азбаски дар коррелятсияи ниҳоӣ нишондиҳандаи дараҷаи адади Weber манфӣ аст, ҳангоми собит будани дигар шароит адади баландтари Weber бо D₃₂/D_I-и хурдтар алоқаманд мебошад.

Барои эмулсияи ибтидоии W/O ҳиссаи ҳаҷмӣ дар Муодилаи 3 чунин муайян шудааст:

\[ \phi_i=\frac{V_d}{V_d+V_o} \tag{3} \]

Дар ин ҷо V_d ҳаҷми фазаи дохилии дисперсӣ ва V_o ҳаҷми фазаи органикиро нишон медиҳанд.

Ҳангоми ба системаи эмулсияи дучандаи W/O/W ворид кардани фазаи берунии ғизодиҳанда таҳқиқот Муодилаи 4-ро истифода мекунад:

\[ \phi_{ii}=\frac{V_d+V_o}{V_d+V_o+V_f} \tag{4} \]

V_f ҳаҷми фазаи берунии ғизодиҳанда аст. Бинобар ин, зиёд кардани ҳаҷми фазаи берунии ғизодиҳанда ҳангоми собит нигоҳ доштани дигар ҳаҷмҳо φ_ii-ро кам мекунад.

Фосилаҳои асосии корӣ, ки дар таҳияи модел истифода шудаанд

Таркиби асосии ELM

Фарзияҳои қабулшудаи модел

Дар модели математикии муаллифон қатраҳои W/O ва глобулаҳои W/O/W бо D₃₂ ифода мешаванд. Бо қабули он ки моддаи сатҳфаъол ба миқдори кофӣ мавҷуд аст, набудани гардиши дохилӣ ва беҳаракат будани сохтори W/O фарз карда мешавад. Модел қабул мекунад, ки дар эмулсияи W/O/W коалессенсия ё тақсимшавии такрорӣ вуҷуд надорад; коэффитсиенти тақсимшавӣ дар сарҳадҳои дохилӣ ва берунии фазаи ғизодиҳанда-мембрана яксон аст; фазаи берунии ғизодиҳанда пурра омехта шудааст; аз сабаби қатраҳои хурд муқовимати дохилии интиқоли массаро сарфи назар кардан мумкин аст; раванд изотермӣ ва ба таври идеалӣ омехта аст; хосиятҳои физикӣ, зичии фазаи берунии ғизодиҳанда ва pH собит мемонанд.

Ин фарзияҳо доираи тафсири моделро бевосита маҳдуд мекунанд. Аз ҷумла, фарзияи «коалессенсия вуҷуд надорад» маънои набудани коалессенсияи дар системаҳои воқеии ELM мушоҳидашавандаро надорад; он танҳо нишон медиҳад, ки ифодаи математикии истифодашуда ин падидаи динамикиро бевосита ҳал намекунад.

MATLAB fminsearch дар Ин Таҳқиқот Чиро Оптимизатсия мекунад?

fminsearch дар MATLAB R2024a воситаи оптимизатсияи бемаҳдудияти бисёртағйирёбанда аст, ки муҳаққиқон онро барои муайян кардани коэффитсиентҳои номаълуми коррелятсияи Hinze–Kolmogorov бо мутобиқат ба маълумоти таҷрибавии D₃₂ истифода мебаранд. Ҳадаф ба даст овардани қиматҳои C₁ ва C₂ аст, ки дуршавии миёнаи мутлақи нисбии байни диаметрҳои таҷрибавӣ ва ҳисобшудаи глобулаҳоро кам кунанд ва дар Муодилаи 1 истифода шаванд.

Таҳқиқот ду вобастагии ҷудогонаи хаттии таҷрибавиро истифода кардааст. Дар Ҳолати 1 суръати омехтакунӣ тағйир дода шуда, дигар параметрҳо собит нигоҳ дошта шудаанд; дар Ҳолати 2 ҳиссаи ҳаҷмӣ тағйир дода шудааст. Расми 1 ва Расми 2-и манбаъ ин тамоюлҳои таҷрибавии D₃₂-ро нишон медиҳанд.

Пайдарпайии алгоритмӣ дар Расми 3-и манбаъ аз ворид кардани параметрҳои маълум ва коррелятсияҳои таҷрибавӣ ба барнома, ёфтани C₁ ва C₂ бо fminsearch, санҷидани қимати AARD ва аз нав ҳисоб кардани параметрҳо дар сурати иҷро нашудани меъёри қабул иборат аст.

AARD бо Муодилаи 5 муайян шудааст:

\[ AARD=\frac{1}{N_E}\sum_{i=1}^{N_E} \left| \frac{(D_{32})_{i,exp}-(D_{32})_{i,calc}} {(D_{32})_{i,exp}} \right| \tag{5} \]

N_E шумораи таҷрибаҳои муқоисашаванда, (D₃₂)_i,exp диаметри миёнаи таҷрибавии Sauter ва (D₃₂)_i,calc диаметри аз тарафи модел ҳисобшударо ифода мекунанд. Дар манбаъ ҳадди асосии қабул барои санҷиши модел AARD < %5 муайян шудааст.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Мутобиқсозии ибтидоии эмпирикӣ ва ислоҳи нишондиҳандаи дараҷаи назариявӣ

Дар марҳилаи аввали оптимизатсияи MATLAB муҳаққиқон нишондиҳандаи дараҷаи Weber-ро озод гузошта, Муодилаи 6-ро ба даст овардаанд:

\[ \frac{D_{32}}{D_I} = 0.0190 \left[1+(-3.2032\phi)\right] We^{-0.4597} \tag{6} \]

Азбаски нишондиҳандаи дараҷаи ҳисобшудаи −0.4597 ба қимати назариявии −0.6 нисбатан наздик дониста шудааст ва дар бисёр коррелятсияҳои Hinze–Kolmogorov дар адабиёт −0.6 истифода мешавад, таҳқиқот нишондиҳандаи дараҷаро ба −0.6 собит кардааст. Пас аз танзими такрории коэффитсиентҳо Муодилаи ниҳоии 7 ҳосил шудааст:

\[ \frac{D_{32}}{D_I} = 0.0436 \left[1+(-3.2561\phi)\right] We^{-0.6} \tag{7} \]

Муодилаи 7 коррелятсияи асосии пешгӯии ин таҳқиқот аст. Дар ин ҷо азбаски C₂ манфӣ аст, ҳангоми зиёд шудани φ коэффитсиенти дохили қавс кам мешавад. Бо вуҷуди ин, муодиларо аз нигоҳи физикӣ барои қиматҳои бемаҳдуди φ истифода кардан мумкин нест. Муаллифон низ таъкид мекунанд, ки дар минтақаи ҳиссаи ҳаҷмии баланд ҳадди болоӣ вуҷуд дорад ва аз доираи эътибори таҷрибавии модел берун рафтан набояд.

Коррелятсияи Таҳияшуда То Чӣ Андоза Дақиқ аст?

Муодилаи ниҳоии 7 дар ҳолатҳои калибронӣ қиматҳои AARD-ро аз %5 паст нигоҳ медорад: барои Ҳолати 1, ки ба суръати омехтакунӣ асос ёфтааст, AARD %3.41 ва R² 0.8466 ва барои Ҳолати 2, ки ба ҳиссаи ҳаҷмӣ асос ёфтааст, AARD %1.04 ва R² 0.9994 мебошанд. Ин қиматҳо нишон медиҳанд, ки модел дар шароити калибронии баррасишуда тамоюли таҷрибавиро инъикос карда метавонад; аммо дар муқоисаҳои васеътари параметрии манбаъ сатҳи хато зиёд мешавад ва аз ин рӯ, дақиқии коррелятсияро берун аз минтақаи калибронӣ бемаҳдуд умумӣ кардан мумкин нест.

Ин ҷадвал як созиши муҳимро нишон медиҳад: собит кардани нишондиҳандаи дараҷаи Weber ба қимати назариявии −0.6 мутобиқатро бо чаҳорчӯбаи Hinze–Kolmogorov беҳтар кардааст, аммо нишондиҳандаҳои мутобиқати эмпирикиро, махсусан дар Ҳолати 1, нисбат ба Муодилаи 6 то андозае бадтар кардааст. Масалан, қимати AARD-и Ҳолати 1 аз %1.07 ба %3.41 зиёд шудааст. Бо вуҷуди ин, таҳқиқот меъёри санҷиши %5-ро иҷрошуда мешуморад.

Расми 4-и манбаъ ҳолати оптимизатсияи fminsearch-ро пеш ва пас аз тағйири нишондиҳандаи дараҷа нишон медиҳад; Расми 5 ва Расми 6 қиматҳои таҷрибавии D₃₂-ро бо пешгӯиҳои модел муқоиса мекунанд. Дар Расми 7 микротасвирҳои воқеии эмулсияи W/O/W, ки ҳангоми тағйири суръати омехтакунӣ ва ҳиссаи ҳаҷмӣ ба вуҷуд омадаанд, пешниҳод шудаанд.

Таъсири диаметри чархи кории омехтакунанда

Дар Расми 8-и манбаъ таъсири диаметри чархи кории омехтакунанда ба D₃₂ дар фосилаи 0.01–0.1 m омӯхта шудааст. Дар модел зиёд шудани диаметри чархи корӣ адади Weber ва пора-порашавии гидродинамикиро зиёд карда, диаметри глобуларо кам мекунад. Аммо хатти каҷ нишон медиҳад, ки баъди нуқтаи муайян афзоиши диаметр ба D₃₂ таъсири иловагии торафт камтар мерасонад.

Дар шароити N = 5.00 s⁻¹ ва D_I = 0.03 m қимати таҷрибавии D₃₂ 7.70 µm ва пешгӯии Муодилаи 7 7.41 µm аст; манбаъ ин фарқро ҳамчун хатои %3.77 медиҳад. Ҳангоми то D_I = 0.04 m зиёд кардан диаметри ҳисобшуда ба 5.89 µm кам мешавад ва манбаъ фарқи байни ду диаметрро тақрибан %20.5 гузориш медиҳад.

Дар матни манбаъ баъдтар барои D_I = 0.99 m ва 1.0 m мутаносибан қиматҳои 0.4518 µm ва 0.4482 µm оварда мешаванд. Ин қиматҳо ба фосилаи кории 0.01–0.1 m, ки барои Расми 8 зикр шудааст, мувофиқ нестанд. Азбаски рамзи ибтидоии MATLAB мавҷуд нест, ин рақамҳо бо фарзияи хатои навишт буданашон ислоҳ карда нашудаанд.

Барои D_I = 0.1 m манбаъ ҳангоми омехтакунӣ бо 5.00 s⁻¹ қимати D₃₂ = 2.83 µm ва ҳангоми омехтакунӣ бо 16.67 s⁻¹ қимати D₃₂ = 0.667 µm-ро медиҳад. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки таъсирҳои диаметри чархи кории омехтакунанда ва суръати омехтакунӣ бояд якҷоя арзёбӣ шаванд.

Таъсири суръати омехтакунӣ

Дар Расми 9 модел дар фосилаи 1.67–50 s⁻¹ таҳқиқ шудааст. Азбаски мувофиқи Муодилаи 2 N адади Weber-ро ба таври квадратӣ зиёд мекунад ва дар Муодилаи 7 We нишондиҳандаи дараҷаи манфӣ дорад, модел аз нигоҳи математикӣ дар суръати баландтари омехтакунӣ D₃₂-и хурдтарро пешгӯӣ мекунад.

Барои D_I = 0.03 m дар шароити N = 5 s⁻¹ қимати D₃₂ 7.41 µm ва дар шароити N = 10 s⁻¹ 3.22 µm ҳисоб шудааст. Манбаъ ин тағйирро %56.55 гузориш медиҳад. Фарқи байни 25 ва 30 s⁻¹ ба %19.65 ва фарқи байни 45 ва 50 s⁻¹ ба %11.9 кам мешавад.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқот махсус таъкид мекунад, ки системаҳои воқеӣ метавонанд хатти каҷи назариявиро бемаҳдуд пайравӣ накунанд. Дар суръатҳои аз ҳад зиёди омехтакунӣ баъди пора-порашавии шадид коалессенсия инкишоф ёфта, диаметри глобула метавонад боз калон шавад. Илова бар ин, дар шароити 3.33 s⁻¹ хатои байни симулятсия ва таҷриба %8.36 гузориш шудааст; ин қимат аз меъёри умумии қабули %5 AARD-и таҳқиқот баландтар аст ва нишон медиҳад, ки дақиқии маҳаллии модел вобаста ба нуқтаи корӣ тағйир ёфта метавонад.

Таъсири кашиши байнифазавӣ

Дар Муодилаи 2 σ дар махраҷи адади Weber ҷойгир аст. Ҳангоми собит нигоҳ доштани дигар шароит кашиши пасттари байнифазавӣ бо адади баландтари Weber ва дар доираи Муодилаи 7 бо D₃₂-и хурдтар алоқаманд аст. Таҳқиқот ин робитаро тавассути муқоисаи системаҳои гуногуни ҳалкунанда ва иловаҳо омӯхтааст.

Барои системаи равғани нахл + Fe₂O₃ дар кашиши байнифазавии 2 mN/m қимати пешгӯишудаи D₃₂ 7.41 µm ва қимати таҷрибавӣ 7.70 µm аст. Баръакс, дар қимати 32 mN/m-и системаи толуол + диоксиди силитсий, бо ҳамон шароити асосии чархи корӣ ва омехтакунӣ, манбаъ диаметри пешгӯишудаи калонтар — 39.1 µm-ро гузориш медиҳад.

Муаллифон муҳокима мекунанд, ки адсорбсияи нанозарраҳо дар сарҳади фазаҳо метавонад реологияи байнифазавӣ ва кашиши муассирро тағйир диҳад ва якҷоя бо моддаи сатҳфаъол таъсири устуворкунанда ба вуҷуд орад. Аммо муқоисаи тунуккунандаҳои гуногунро набояд танҳо ҳамчун таъсири холиси як хосияти кимиёвӣ дид; баъзе қиматҳои адабиёт аз фазаҳои бисёрҷузъаи мембрана гирифта шудаанд, ки интиқолдиҳанда, керосин ё моддаҳои сатҳфаъолро низ дар бар мегиранд.

Таъсири ҳиссаи ҳаҷмӣ

Таҳқиқот бо истифода аз Муодилаи 7 дар фосилаи тақрибан 0.01–0.35-и ҳиссаи ҳаҷмӣ таҳлили параметрӣ анҷом додааст. Модел нишон медиҳад, ки дар фосилаи муайян бо зиёд шудани φ қимати D₃₂ кам мешавад. Дар тафсири физикӣ ҳаҷми бештари эмулсия метавонад шумораи глобулаҳоро дар воҳиди ҳаҷми омехта ва масоҳати сатҳи байнифазавиро барои интиқоли масса зиёд кунад.

Аммо ин робита беохир идома намеёбад. Муаллифон қайд мекунанд, ки модел ҳадди аксар то сатҳи тақрибан φ = 0.307 эътибор дорад ва аз он болотар ташаккули глобулаҳо халалдор мешавад. Миқдори аз ҳад зиёди эмулсия метавонад дисперсшавиро дар фазаи берунии ғизодиҳанда халалдор карда, часпакиро зиёд ва равандҳои осмостикии варамкунӣ-пора-порашавиро тақвият диҳад.

Манбаъ барои ин муқоисаи васеътар AARD-и миёнаро %10.1 медиҳад. Ин натиҷа махсусан муҳим аст: қимати %1.04 AARD дар калибронии Ҳолати 2-и Муодилаи 7 маънои нигоҳ дошта шудани ҳамон сатҳи хаторо дар шароити васеътари ҳиссаи ҳаҷмӣ ва таносуби коркард надорад.

Манзараи илмие, ки расмҳои манбаъ якҷоя нишон медиҳанд

Расми 1 ва Расми 2 тамоюлҳои хаттии D₃₂-и таҷрибавиро бо суръати омехтакунӣ ва ҳиссаи ҳаҷмӣ, Расми 3 ҷараёни оптимизатсияи MATLAB, Расми 4 ҳалли fminsearch ва тағйири нишондиҳандаи дараҷаи Weber, Расмҳои 5–6 мутобиқати қиматҳои таҷрибавӣ ва ҳисобшударо нишон медиҳанд. Расми 7 тавассути микротасвирҳои воқеии W/O/W нишон медиҳад, ки тағйироти омехтакунӣ ва ҳиссаи ҳаҷмӣ дар сохтори глобулаҳо чӣ гуна инъикос меёбанд.

Расми 8 диаметри чархи корӣ, Расми 9 суръати омехтакунӣ, Расми 10 кашишҳои гуногуни байнифазавӣ ва Расми 11 таъсири ҳиссаи ҳаҷмиро муқоиса мекунанд. Расми 12 бошад, сохторҳои W/O/W-ро дар шароити таносубҳои гуногуни коркард тавассути тасвирҳои воқеӣ нишон медиҳад. Ҳангоми якҷоя арзёбӣ кардани ин тасвирҳо паёми асосии мақола танҳо «D₃₂ кам шуд» нест; он моделсозии он аст, ки шароити корӣ тавассути турбулентӣ, энергияи байнифазавӣ ва тақсимоти фазаҳо морфологияи эмулсияро чӣ гуна тағйир дода метавонад.

Ба модели оянда кадом механизмҳоро илова кардан лозим аст?

Муаллифон таъкид мекунанд, ки модели воқеитари ELM бояд коалессенсия, варамкунӣ ва пора-порашавиро ба таври ошкортар ба ҳисоб гирад. Коалессенсия метавонад аз марҳилаҳое чун наздик шудани глобулаҳо, тунук шудани пардаи фазаи пайвастаи байни онҳо, канда шудани парда ва пайвастани сохторҳо иборат бошад. Варамкунӣ бошад, бо интиқоли об аз фазаи берунӣ ба сохтори мембрана ҳаҷми эмулсияро зиёд карда метавонад; манбаъ механизмҳои варамкунии осмостикӣ ва варамкунӣ аз ҳисоби ҳамроҳ кашида шудани моеъро фарқ мекунад.

Дар таҳияи модел муҳим будани тағйирёбандаҳое чун навъи моддаи сатҳфаъол, интиқолдиҳанда, ҳарорат, pH, диаметри глобула, вақти мондан дар система, қувваи ионӣ, часпакии ҳалкунанда ва суръати омехтакунӣ низ қайд мешавад. Ҳамчунин таъкид мегардад, ки тағйирёбандаҳои геометрӣ, аз ҷумла шумора, андоза ва кунҷи парраҳои чархи корӣ, лағжиши гидродинамикӣ ва андозаи глобулаҳоро тағйир медиҳанд.

Хулосаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

Таҳқиқот дастгирӣ мекунад, ки дар доираи таркиби баррасишудаи ELM ва маълумоти санҷишӣ коррелятсияи D₃₂ дар асоси Hinze–Kolmogorov истифода шуда метавонад; Муодилаи 7, ки бо коэффитсиентҳои C₁ = 0.0436 ва C₂ = −3.2561 сохта шудааст, дар ду ҳолати калибронӣ қиматҳои AARD-ро аз %5 паст нигоҳ медорад. Модел инчунин дар шароити баррасишуда ҳангоми зиёд шудани диаметри чархи корӣ ва суръати омехтакунӣ, кам шудани кашиши байнифазавӣ ва афзоиши ҳиссаи ҳаҷмӣ дар фосилаи мувофиқ диаметрҳои хурдтари глобулаҳоро пешгӯӣ мекунад.

Умумигардониҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

Таҳқиқот исбот намекунад, ки ин коррелятсия дар ҳамаи системаҳои ELM, барои ҳамаи моддаҳои сатҳфаъол, ҳамаи нанозарраҳо ё ҳамаи миқёсҳо бо ҳамон коэффитсиентҳо эътибор дорад. Хатҳои каҷи параметрии MATLAB санҷиш дар шароити воқеии саноатӣ нестанд. Модел тамоми динамикаи воқеии коалессенсия, пора-порашавӣ ва варамкуниро ҳал намекунад. Ҳамчунин гуфтан мумкин нест, ки суръати хеле баланди омехтакунӣ дар системаи воқеӣ ҳамеша глобулаҳои хурдтар ва устувортар ба вуҷуд меорад; манбаъ ошкоро қайд мекунад, ки пас аз шароити муайяни буҳронӣ коалессенсия ва калоншавии андоза мушоҳида шуда метавонанд.

Зикри имкони калон кардани миқёс барои тозакунии обҳои партови саноатӣ дар таҳқиқот маънои онро надорад, ки коррелятсияи таҳияшуда бевосита дар иншооти пуррамиқёс санҷида шудааст. Ҳангоми калон кардани миқёс монандии гидродинамикӣ, геометрияи чархи корӣ, тақсимоти энергия, таносубҳои фазавӣ ва ноустувориҳои воқеии раванд бояд алоҳида санҷида шаванд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Ин таҳқиқот ба ҷойи аз оғоз анҷом додани тамоми силсилаи нави мустақили таҷрибаҳо, бо истифода аз диаметрҳои таҷрибавии глобулаҳо, ки аз таҳқиқоти пешинаи экстраксияи руҳ бо ELM гирифта шудаанд, коррелятсияи пешгӯиро дар асоси Hinze–Kolmogorov таҳия мекунад ва баъдан онро тавассути MATLAB ба таври параметрӣ меомӯзад.

Маҳдудиятҳои асосии модел танг будани фосилаи калибронӣ, фарзияҳои турбулентии якҷинса ва хосиятҳои физикии собит, бевосита модел нашудани коалессенсия, ба таври идеализатсияшуда баррасӣ шудани варамкунӣ ва пора-порашавӣ ва он мебошанд, ки як қисми таҳлилҳои васеи параметрӣ на хусусияти таҷрибавӣ, балки хусусияти пешгӯии назариявӣ доранд. Манбаъ низ тавсия медиҳад, ки дар оянда механизмҳои фарогиртари пора-порашавӣ, коалессенсия ва эмулсияи ибтидоӣ ба модел ворид карда шаванд.

Дар манбаъ ҳамчунин баъзе номувофиқатҳои гузоришдиҳӣ мавҷуданд: бо вуҷуди ифодаи R² ≥ 0.85 дар хулоса, барои Муодилаи 7 дар Ҳолати 1 R² = 0.8466 аст; дар бахши ҳиссаи ҳаҷмӣ ҳамроҳ бо Муодилаи 7 ифодаи %0.46 AARD истифода мешавад, аммо Ҷадвали 5 ин қиматро барои Муодилаи 6 дода, барои Муодилаи 7 %1.04-ро нишон медиҳад; қимати AARD-и муқоисаи васеътари ҳиссаи ҳаҷмӣ %10.1 аст. Ҳарчанд дар Расми 8 диаметри чархи корӣ дар фосилаи 0.01–0.1 m таҳқиқ шудааст, дар матн қиматҳои 0.99 m ва 1.0 m низ ҷой доранд. Ин нуктаҳо бе маълумоти ибтидоӣ ё рамзи MATLAB хомӯшона ислоҳ карда нашудаанд.