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Keywords:

  • liquid-liquid dispersions;
  • phase inversion;
  • ambivalence region;
  • hysteresis

Abstract

A study of the phase inversion behavior of liquid-liquid dispersions in stirred vessels is performed for liquids of various physical properties at various operating conditions. Physical parameters studied are density (867 to 1180 kg/m3), viscosity (0.00096 to 0.00378 Pa·s), and interfacial tension (0.0089 to 0.0323 N/m). Ambivalence region plots are presented and compared with results reported in the literature. Experiments are performed to examine the effects of impeller type and impeller-to-tank diameter ratio (D/T) on the ambivalence behavior. Also, phase inversion time experiments are performed to investigate the time required for complete phase inversion under various dynamic conditions. The traditional method of plotting the organic phase volume fraction at phase inversion against the agitation speed at that condition is compared with the method of plotting the initially dispersed phase volume fraction at phase inversion against the agitation speed at that condition. A hysteresis phenomenon is shown in phase inversion from O/W to W/O and W/O to O/W dispersions. Also, it is shown that, depending on the physical properties of the dispersed and continuous phases, phase inversion may occur when the agitation speed is increased or decreased.

On a mené une étude du comportement d'inversion de phases de dispersions liquide-liquide dans des réservoirs agités pour des liquides aux propriétés physiques diverses et dans différentes conditions de fonctionnement. Les paramètres physiques étudiés sont la masse volumique (867 à 1180 kg/m3), la viscosité (0,00096 à 0,00378 Pa·s) et la tension interfaciale (0,0089 à 0,0323 N/m). Des relevés des régions d'ambivalence sont présentés et comparés aux résultats de la littérature scientifique. Des expériences sont menées afin d'examiner les effets du type de turbine et du rapport du diamètre de la turbine au diamètre du réservoir (D/T) sur le comportement d'ambivalence. De měme, des expériences sur les temps d'inversion de phase sont menées pour étudier le temps requis pour une inversion de phase complète dans des conditions dynamiques variées. La méthode traditionnelle de tracé de la fraction volumique de la phase organique à l'inversion de phase par rapport à la vitesse d'agitation à cette condition est comparée à la méthode de tracé de la fraction volumique de phase dispersée initiale à l'inversion de phase par rapport à la vitesse d'agitation à cette condition. Un phénomène d'hystérèse est montré dans l'inversion de phase des dispersions O/W à W/O et W/O à O/W. On montre également que, selon les propriétés physiques des phases dispersée et continue, l'inversion de phase peut survenir lorsque la vitesse d'agitation est augmentée ou diminuée.