Engelli karıştırmalı tanklarda hidrodinamiğin pickering emülsiyonları üretimi üzerine etkisi

Emülsiyonlar, normal olarak karışmayan iki veya daha fazla sıvının karışımlarıdır. Emülsifikasyon işlemleri kozmetik, gıda, boya, petrol ve ilaç endüstrileri gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Emülsiyonlar termodinamik olarak kararsız oldukları için yüzey aktif maddeler kullanılarak stabilize edilmeleri gerekmektedir. Son zamanlarda, kimyasal yüzey aktif madde bazlı emülsiyonlara alternatif olarak Pickering emülsiyonlarına olan ilgi artmıştır. Pickering emülsiyonları katı partiküller tarafından stabilize edilen emülsiyonlardır. Doğaya zararlı kimyasallar içermediklerinden daha çevre dostu ve ekonomik olarak avantajlıdırlar. Pickering emülsiyonları aynı zamanda kimyasal yüzey aktif madde ile stabilize edilen emülsiyonlara göre daha kararlıdır. Pickering emülsiyonlarının stabilitesi iki faktöre bağlıdır: Sıvı-partikül arayüzünün fizikokimyasal yapısı ve üretim sürecinin hidrodinamik koşulları. Emülsiyonların fizikokimyasal yapısı ve özellikleri üzerine çeşitli araştırmalar yapılmıştır, ancak hidrodinamik koşulların etkileri yeterince araştırılmamıştır. Bu araştırmada Pickering emülsiyonlarının üretimi için en uygun olan engelli tank ve karıştırıcı geometrisinin belirlenmesi ve hidrodinamiğin emülsiyon stabilizasyonu üzerine etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, su içerisinde yağ damlacıklarının dağıldığı (o/w) tür emülsiyonlar üretilmiştir. Saf su ana faz, silikon yağı dağılan faz, hidrofilik özellikteki katı cam tanecikler ise yüzey aktif madde olarak kullanılmıştır. Deneyler, engelli 1 litrelik cam beherlerde gerçekleştirilmiştir. Karıştırma yapılan tanklarda kullanılan engeller girdap oluşumunu önlemektedir ve tank içerisindeki sıvının karışım için daha etkili bir hareket yolu izlemesini sağlamaktadır. Böylece sistem içine hava girişi meydana gelmemekte ve köpük oluşmamaktadır. Farklı karıştırıcı uçlarının oluşturduğu akış özelliklerinin emülsiyon üzerindeki etkilerini gözlemlemek için Rushton türbini (RT) ve aşağı yönlü akış sağlayan eğimli bıçaklı karıştırıcı ucu (PBTD) iki boyutta kullanılmıştır: tank çapının yarısı (T/2) ve üçte biri (T/3). Üretilen emülsiyonların kalitesi, damlacık boyutu ve damlacık boyutu dağılımı ile belirlenir. Damlacık boyut dağılımı Malvern Mastersizer 3000 cihazı ile ölçülmüştür. Aynı karıştırıcı uç hızlarında (Vtip), Rushton türbinlerinin her iki boyutunun da PBTD'den daha küçük damlacıklar ürettiği gözlemlenmiştir, yani Rushton türbinini daha iyi performans göstermektedir. Aynı Vtip’te her bir karıştırıcı ucu tipi için, büyük karıştırıcı ucu ile elde edilen damlacıkların küçük karıştırıcı ucu ile elde edilen damlacıklardan daha küçük olduğu görülmüştür. Bu da bu çalışmadaki karıştırıcı uçları arasında aynı karıştırıcı ucu hızında en iyi performansın T/2 Rushton türbini tarafından sergilediğini gösterir. Farklı bir hidrodinamik parametre olan güç tüketimi/kütle oranına bakıldığında ise, RT ve PBTD karıştırıcı uçlarının her ikisinin de büyük boyutlarının küçük boyutlarından daha iyi bir performans gösterdiği gözlemlenmiştir. Anahtar Kelimele