Библиографическое описание:Экспериментальное исследование генерации водомасляных эмульсий с помощью микрофлюидного чипа : научное издание / А. А. Шебелева, А. В. Минаков, А. И. Пряжников. - Текст : непосредственный // Журнал Сибирского федерального университета. Серия: Техника и технологии. - 2025. - Т. 18, № 6. - С. 714-727. - Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (номер FSRZ-2020-0012). - ISSN 1999-494X. - ISSN 2313-6057.
Аннотация:В работе представлены результаты экспериментальных исследований по отработке способов и режимов получения эмульсий с помощью микрофлюидного чипа. Для получения карты режимов формирования устойчивых эмульсий в широком диапазоне проварьированы значения давлений на входе в каналы для несущей (водной) и дисперсной углеводородной фазы. Рассмотрены варианты получения эмульсий с помощью микрофлюидного чипа как без использования эмульгатора, так и с добавлением 0,5 массового процента ПАВ полисорбата 80. Показано, что введение в водную фазу полисорбата 80 позволяет существенно уменьшить коалесценцию капель углеводородной фазы, что способствует получению устойчивых эмульсий. С помощью плазменной активации поверхности и обработки поливиниловым спиртом проведена гидрофилизация стенок каналов микрофлюидного чипа. Изменение смачиваемости стенок каналов радикально улучшило условия получения устойчивых эмульсий с близким к однородному распределению капель по размерам. В результате систематических экспериментов были установлены диапазоны давлений, в которых такие эмульсии формируются. Гидрофилизация поверхности позволила существенно расширить диапазон параметров генерации устойчивых эмульсий.
The work presents the results of experimental studies aimed at developing methods and conditions for emulsion formation using a microfluidic chip. To establish a regime map for the generation of stable emulsions, a wide range of inlet pressure values for both the continuous (aqueous) and dispersed hydrocarbon phases was systematically tested. Emulsions were produced both without the use of an emulsifier and with the addition of 0,5 wt% of the surfactant polysorbate 80 to the aqueous phase. It was demonstrated that incorporation of polysorbate 80 significantly reduces coalescence of hydrocarbon phase droplets, thereby promoting the formation of stable emulsions. Hydrophilization of the microfluidic chip channel walls was carried out via plasma surface activation followed by treatment with polyvinyl alcohol. This modification in surface wettability markedly improved the conditions for generating stable emulsions with a near-monodisperse droplet size distribution. As a result of systematic experiments, the pressure ranges in which such emulsions are formed were identified. Surface hydrophilization was found to significantly expand the parameter range for the generation of stable emulsions.
