Деэмульгирование под действием электрического поля

Длительность оседания капель под действием сил тяжести может быть очень значительной (табл.1.2).

Таблица 1.2

Каков механизм действия поля? Почему увеличивается скорость оседания капель?

Эмульсия – масса мельчайших частиц воды, диспергированных в нефти.

Под действием электрического поля капли воды поляризуются, вытягиваются вдоль силовых линий поля и начинают направленно двигаться. Если электрическое поле будет переменным, то направление движения капель будет постоянно изменяться, капли будут испытывать деформацию – т.к. постоянно будут изменяться полярность, направление движения и форма капель. Под действием сил электрического поля происходит сближение капель на такое расстояние, когда начинают действовать межмолекулярные силы притяжения, достигающие при малых расстояниях между каплями значительной величины.

Зависимость силы притяжения между диполями от их размера и расстояния между ними описываются уравнением:

F=6× e× E²× r⁶ / l⁴, (1.13)

где e - диэлектрическая проницаемость среды;

Е – напряженность электрического поля, В/см;

r – радиус капли, м;

l – расстояние между центрами капель, м.

Под действием сил притяжения защитные адсорбционные оболочки капель воды сдавливаются и разрушаются, частицы сливаются (коалесцируют), укрупняются и оседают под действием сил тяжести (рис.1.14).

Скорость осаждения под действием сил тяжести подчиняется уравнению Стокса:

W=g× d²(r_B-r_H)/18m_H (1.14)

Помимо заряда наведенного (индуцированного) внешним электрическим полем, частицы дисперсной фазы могут приобретать собственный заряд, например, при контакте с электродом. Величина этого заряда может быть определена по формуле:

q=1/4× E× r². (1.15)

В этом случае, частицы, перезарядившись, начинают двигаться с большой скоростью к противоположному электроду и на этом пути сталкиваются с другими частицами. Если их кинетическая энергия достаточна, то при столкновении защитные оболочки частиц разрушаются и они сливаются.

Таким образом, электрическое поле можно использовать, когда требуется разделить две фазы, одна из которых – дисперсионная среда – не проводит электрический ток, а другая – дисперсная фаза – электропроводна, т.е. оно применимо только к эмульсиям типа В/Н. Электрическое поле позволяет преодолеть сопротивление коалесценции, обусловленное бронирующими оболочками на каплях воды, и мелкодиспергированные капли быстро укрупняются до размеров 150-200 мкм и оседают под действием силы тяжести.