Mgła olejowa: czym jest? Jak ją zwalczać?

Mgła to bardzo fascynujące zjawisko (z wyjątkiem prowadzenia pojazdu). U podstawy jej powstawania kryje się szereg zjawisk fizykochemicznych o dużym znaczeniu: przeanalizujmy je, aby wyjaśnić genezę mgły olejowej!
W szczególności w tym artykule przeanalizujemy:

• Czym są mgły olejowe? Badamy, czym są aerozole i pojęcie „koloidu”. Z tych koncepcji będziesz w stanie zrozumieć właściwości mgły olejowej.
• Jak się tworzą? Jakie są mechanizmy, które mogą prowadzić do powstawania mgły olejowej w kontekstach przemysłowych?
• Jak je zwalczać? Badamy fizyczne zjawisko koalescencji

Aby wyjaśnić, czym jest mgła olejowa, konieczne jest wprowadzenie pewnej wstępnej koncepcji. Zbadamy je stopniowo, zaczynając od eksperymentu. Wyobraź sobie, że bierzesz cztery różne puszki: dwie z nich zawierają wodę destylowaną, podczas gdy dwie pozostałe zawierają odpowiednio etanol i olej. Jeśli wymieszasz wodę i etanol, uzyskujesz mieszaninę o jednolitych właściwościach. Innymi słowy, mamy mieszankę cząsteczek wody i etanolu. Gdyby było szkło powiększające zdolne do zobaczenia poszczególnych cząsteczek, zauważalibyśmy, że skład jest identyczny we wszystkich częściach roztworu.
Mamy zatem jednorodną mieszaninę charakteryzującą się pojedynczą fazą złożoną z dwóch cząsteczek. Jeśli mieszasz wodę i olej, dzieje się coś innego. W rzeczywistości, podczas gdy cząsteczki wody i etanolu są ze sobą w harmonii, cząsteczki wody i oleju to nie to samo.

Złącza wodne i olejowe nie tworzą jednorodnej mieszaniny. Jest to chemicznie związane z faktem, że woda i etanol mają charakter polarny, a olej jest niepolarny. Jeśli oba składniki miesza się za pomocą mechanicznej trzepaczki, pod warunkiem, że ilość wody jest większa niż olej, utworzy się zestaw kropli oleju zanurzonych w roztworze wodnym. Jest to mieszanina heterogeniczna, charakteryzująca się dwiema odrębnymi fazami.

Koncentrujemy się na heterogenicznej mieszaninie. W konkretnym przypadku eksperymentu miesza się dwie fazy ciekłe. Woda występuje w większych ilościach, więc zachowuje się jak faza ciągła, w której rozpraszają się kropelki oleju (faza rozproszona).
Pytanie brzmi: czy możesz mieć podobny efekt, biorąc pod uwagę fazy stałe i / lub gazowe? Odpowiedź brzmi: tak, a utworzone związki nazywane są koloidami.
Koloid jest mieszaniną, w której fazy stałe, ciekłe i / lub gazowe są drobno zdyspergowane w innej. Zazwyczaj wielkość cząstek fazy rozproszonej wynosi między nanometrem a mikronem. Zgodnie ze stanem skupienia możliwe jest klasyfikowanie różnych typów układów koloidalnych. W tym artykule interesują nas aerozole i mgły: drobne dyspersje cząstek cieczy w fazie gazowej. W szczególności mgła olejowa odpowiada drobnym, lotnym, oleistym kropelkom. Teraz porozmawiajmy o tworzeniu mgieł olejowych.

Jak powstaje mgła olejowa?

Zazwyczaj mgły olejowe pochodzą z procesów wykorzystujących oleje opałowe, oleje smarowe, oleje hydrauliczne lub wysokotemperaturowe produkty polimerowe. Chodzi o to, aby zrozumieć, w jaki sposób te rodzaje substancji mogą tworzyć z fazy ciekłej drobne dyspersje w powietrzu.
Pierwszym ważnym mechanizmem jest rozpylanie. Jeżeli płyn utrzymywany pod wysokim ciśnieniem przechodzi przez cienką szczelinę (dyszę), ma tendencję do rozpylania i tworzenia drobnych kropelek. Zjawisko to może powstawać dobrowolnie (na przykład w procesach spalania) lub może zachodzić w niepożądany sposób (na przykład w pękaniu zbiornika wysokiego ciśnienia).

Drugim zjawiskiem, często obecnym w zakładach przemysłowych, jest parowanie i zarodkowanie spowodowane wzrostem temperatury.
Przyrosty termiczne danej substancji są związane ze średnim wzrostem energii kinetycznej cząsteczek, która powoduje zwiększoną tendencję do parowania. Jeżeli rodzaje oleju opisane wcześniej zetkną się z gorącymi powierzchniami mają tendencję do ponownego parowania. Następnie, jeśli olej obecny w fazie pary spotyka się z chłodniejszym obszarem, wartość ciśnienia pary olejowej znacznie spada, z wynikającą z tego tendencją do kondensacji. W fazie gazowej będziemy mieli kilka rdzeni kondensacyjnych, które tworzą mgły olejowe. Przeanalizowaliśmy, czym są mgły i jak powstają. Teraz możemy odkryć, jak możemy je usunąć ze strumieni gazu!

Usuwanie mgły olejowej odbywa się poprzez fizyczną zasadę znaną jako koalescencja.
Czym jest koalescencja? Koalescencja jest fizycznym zjawiskiem, w wyniku którego kropelki cieczy zamiast kropelek substancji gazowej lub cząstek ciała stałego łączy się ze sobą, tworząc większe krople. Zasada ta jest stosowana w celu „powiększania” kropli, aby ułatwić ich usunięcie ze strumienia gazowego. Ponieważ unoszona w powietrzu mgła olejowa jest układem niestabilnym termodynamicznie, kropelki dążą, być może nawet po nieskończonym czasie, do oddzielenia się od strumienia, w którym są zdyspergowane, łącząc się autonomicznie dzięki spontanicznej koalescencji. Aby wyjaśnić tę koncepcję, możemy rozważyć mieszaninę oleju i wody którą wcześniej wspominaliśmy. Widzimy, że jeśli energicznie wstrząśniemy powyższą mieszaniną, tworzymy drobną dyspersję kropli oleju w wodzie.

Prawdą jest również, że jeśli więcej nie mieszamy wytworzoną w ten sposób dyspersję, kropelki oleju mają tendencję do łączenia się i tworzenia pojedynczej fazy olejowej.

Ten fakt dostarcza nam bardzo ważnych informacji eksperymentalnych: woda i olej mają tendencję do pozostawania tak daleko od siebie, jak to możliwe. Mówiąc bardziej naukowo, te dwie substancje spontanicznie dążą do zminimalizowania powierzchni kontaktu. Fakt, że powstaje dyspersja oleju w wodzie, jest związany jedynie z mocą mechaniczną, którą wprowadzamy w układzie poprzez mieszanie.
Stąd wnioskujemy, że mieszanina woda / olej nie jest stabilna termodynamicznie. Innymi słowy, jeśli pozostawisz mieszaninie wystarczająco dużo czasu, kropelki oleju mają tendencję do łączenia się i oddzielania od fazy wodnej. Emulsje „stabilne”, stosowane komercyjnie, są w większości przypadków stabilne tylko na poziomie kinetycznym: wprowadzono mechanizmy stabilizujące, aby kinetyka agregacji cząstek była bardzo wolna.

W oparciu o te rozważania istnieje pewna wielkość rzeczywista: napięcie międzyfazowe (γ). Ta fizyczna ilość wyraża „koszt energii”, który musi zostać wydana, aby utworzyć powierzchnię między dwiema różnymi fazami. Ponieważ tworzenie powierzchni rozdzielającej jest zazwyczaj drogie pod względem energii, dwie różne fazy mają tendencję do minimalizowania ich powierzchni styku, rozdzielania.
Jednak w sektorze przemysłowym nie możemy czekać wiecznie, aby zjawisko to pojawiło się w sposób naturalny, dlatego firma Tecnosida® opracowała system redukcji mgły olejowej o nazwie OILSCREEN.
OILSCREEN wykorzystuje specjalną powierzchnię, która wspomaga kontakt rozproszonych kropelek oleistych w celu zwiększenia zjawiska koalescencji z kinetycznego punktu widzenia. Po połączeniu się krople te spadają grawitacyjnie w kierunku dolnej części filtra, gdzie następnie zbiera się oleje w celu usunięcia. Oczyszczony strumień jest następnie zasysany przez wentylator i przenoszony w kierunku komina wylotowego powietrza oczyszczonego z substancji oleistych.

OILSCREEN najlepiej wykorzystuje swój potencjał, jeśli poddane obróbce oleje mają wysoką lepkość i jeśli strumień jest wolny od pyłu. W rzeczywistości, w zależności od możliwych innych zanieczyszczeń obecnych w strumieniu, który ma być poddany obróbce, układ może wymagać wstępnego oczyszczania.
Tecnosida®, oprócz zapewnienia projektu i konstrukcji urządzenia filtrującego, zapewnia również usługę czyszczenia, konserwacji i wymiany wkładów koalescencyjnych, aby zapewnić skuteczność filtracji z upływem czasu.
Zastosowaliśmy OILSCREEN z powodzeniem w wielu różnych zastosowaniach, w tym:

• Obszar termicznej obróbki metali
• Obróbka wysokotemperaturowa syntetycznych polimerów
• Pakowanie żywności

Skontaktuj się z nami aby uzyskać więcej informacji!
Do zobaczenia, wkrótce nowe interesujące artykuły!