Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsions

Authors

  • I.L. Kovalenko Ukrainian State University of Chemical Engineering
  • V.P. Kuprin LLC “EKKOM”

DOI:

https://doi.org/10.15276/opu.1.48.2016.13

Keywords:

surface-active substance, emulsifier, interphase activity, specific interaction, amide

Abstract

The reverse emulsions have found broad application in ore mining industry as matrixes of emulsion explosive substances and boring washing waters. The defining characteristic of reverse emulsions of industrial explosive substances is the high stability and immunity to crystallization. Aim: The aim of this work is to assess the mechanism of emulsifiers effect like SMO and some PIBSA-derivatives, that are most abundantly used in world practice, and also to develop an effective domestic emulsifier of reverse emulsions. Materials and Methods: Using the semi-dynamic method with use of the reverse stalagmometer it was determined the decreasing in interfacial tension on "water / diesel fuel" border in the presence of 0.5 wt % of sorbitan monooleate mass of various producers. Emulsions with use of the chosen emulsifiers using the dynamic mixer on the basis of monosolution of ammonium nitrate and diesel fuel have been produced. The emulsions have the following composition, wt %: ammonium nitrate – 76.8; water – 15.6; diesel fuel – 6.0; emulsifier – 1.6. Results: By the researches results of the interfacial tension "surfactant water / solution in diesel fuel", the stability of emulsions using monosolution of ammonium nitrate and the IR spectrums of SMO of various producers it is established that presence in product of impurity of oleic acid, di- and trioleates leads to decreasing in interphase activity, increasing of emulsifier oil solubility and decreasing the resistance of emulsions to crystallization. On the basis of the spectral data analysis it is suggested about possibility of specific interaction on the mechanism of "spectral resonance" between emulsifiers of the PIBSA-MEA, LZX type and crystals nucleus of NH4NO3 ammonium nitrate in dispersed phase of emulsion. Amidation of vegetable oils by monoethanol amine is implemented at the reduced temperatures (90…100 °C). It was proved the availability mainly of fatty acids amides in product using the method of IR-spectroscopy. The obtained amides possess good emulsifying ability both in dynamic and in static devices in different duties. According to spectral data, the possibility of specific adsorption of the received amides on ammonium nitrate nucleus is shown. This provides inhibition of emulsion crystallization processes.

Downloads

Download data is not yet available.

Author Biographies

I.L. Kovalenko, Ukrainian State University of Chemical Engineering

PhD, Assoc.Prof.

V.P. Kuprin, LLC “EKKOM”

DSc, Prof.

References

Kruglyakov, P.M. Hydrophile-lipophile balance of surfactants and solid particles: Physicochemical aspects and applications / P.M. Kruglyakov. — Amsterdam; New York: Elsevier Science B.V., 2000. — 391 p.

Колганов, Е.В. Эмульсионные промышленные взрывчатые вещества / Е.В. Колганов, В.А. Соснин. — Дзержинск: ГосНИИ «Кристалл», 2009. — . — Кн. 1: Составы и свойства. — 2009. — 592 с.

Коваленко, И.Л. Обоснование выбора эмульгатора матриц ЭВВ на основе аммиачной и кальциевой селитр / И.Л. Коваленко, В.П. Куприн // Вопросы химии и химической технологии. — 2001. — № 1. — С. 87—90.

Розробка і впровадження емульсійних вибухових речовин на кар’єрах України: монографія / В.П. Купрін та ін.; під ред. В.П. Купріна, І.Л. Коваленка; ДВНЗ «Укр. держ. хіміко-технол. ун-т». — Д.: ДВНЗ «УДХТУ». — 244 c.

Пат. 2189375 Российская Федерация, МПК С07C 69/33, В01F 17/34. Получение сложных эфиров сорбитана и жирных кислот в качестве поверхностно-активных веществ / Эллис Д.М.Х. (GB), Льюис Дж.Дж. (GB), Битти Р.Дж. (GB); патентообладатель Империал Кемикал Индастриз ПЛС (GB). — № 99104171/04; заявл. 30.07.1997; опубл. 20.09.2002.

Spectral Database for Organic Compounds, SDBS [Електронний ресурс] / National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Japan. — Режим доступу: http://sdbs.db.aist.go.jp (Дата звернення: 11.01.2016).

Myers, D. Surfaces, Interfaces, and Colloids: Principles and Applications / D. Myers. — 2nd Ed. — New York: Wiley-VCH, 1999. — 528 p.

Исследование кристаллизации нитрата калия из микроэмульсий TERGITOL NP-4 и AOT в декане / Д.И. Бекетова, М.Г. Демидова, Т.Ю. Подлипская, А.И. Булавченко// Известия Академии наук. Серия химическая. — 2014. — № 8. — С. 1734—1739.

Kovalchuk, K. Factors influencing the crystallisation of highly concentrated water-in-oil emulsions: A DSC study [Електронний ресурс] / K. Kovalchuk, I. Masalova // South African Journal of Science. — 2012. — Vol. 108, No. 3/4. — Режим доступу: http://dx.doi.org/10.4102/sajs.v108i3/4.178 (Дата звернення: 21.12.2015).

Surfactant—electrolyte interactions in concentrated water-in-oil emulsions: FT-IR spectroscopic and low-temperature differential scanning calorimetric studies / S. Ganguly, V.K. Mohan, V.C.J. Bhasu, et al. // Colloids and Surfaces. — 1992. — Vol. 65, Issue 4. — PP. 243—256.

Влияние добавок ПАВ на размер и морфологию частиц нитратов аммония и калия, полученных кристаллизацией из обратномицеллярных растворов Tergitol NP-4 / М.Г. Демидова, Д.И. Бекетова, А.Т. Арымбаева, А.И. Булавченко // Журнал неорганической химии. — 2013. — Т. 58, № 10. — С. 1355—1361.

Куприн, В.П. Адсорбция органических соединений на твердой поверхности / В.П. Куприн, А.Б. Щербаков; Украинский гос. химико-технологический ун-т. — К.: Наук. думка, 1996. — 162 с.

Левин, М.Л. Теория равновесных тепловых флуктуаций в электродинамике: монография / М.Л. Левин, С.М. Рытов. — М.: Наука, 1967. — 307 с.

Volokitin, A.I. Shift and broadening of adsorbate vibrational modes / A.I. Volokitin, O.M. Braun, V.M. Yakovlev // Surface Science. — 1986. — Vol. 172, Issue 1. — PP. 31—46.

Pretsch, E. Structure determination of organic compounds: Tables of spectral data / E. Pretsch, P. Bühlmann, M. Badertscher. — 4th Ed. — Berlin: Springer, 2009. — 433 p.

Development of deposit control additives for diesel fuel / M. Bubálik, Á. Beck, J. Baladincz, J. Hancsók // Petroleum & Coal. — 2009. — Vol. 51, Issue 3. — PP. 167—175.

Synthesis of alkanolamide: A nonionic surfactant from the oil of Gliricidia sepium / A. Adewuyi, R.A. Oderinde, B.V.S.K. Rao, R.B.N. Prasad // Journal of Surfactants and Detergents. — 2012. — Vol. 15, Issue 1. — PP. 89—96.

Карпеева, И.Э. Синтез амидов жирных кислот подсолнечного масла / И.Э. Карпеева, А.В. Зорина, Х.С. Шихалиев // Вестник ВГУ. Серия: Химия. Биология. Фармация. — 2013. — № 2. — С. 39—41.

Синтез и исследование свойств эмульгаторов обратных эмульсий на основе производных кислот дистиллята таллового масла и этаноламинов / В.А. Яновский, Р.А. Чуркин, М.О. Андропов, Н.И. Косова // Вестн. Том. гос. ун-та. — 2013. — № 370. — C. 194—199.

Downloads

Published

2016-02-26

How to Cite

[1]
Kovalenko, I. and Kuprin, V. 2016. Emulsifier development for high-concentrated reverse emulsions. Proceedings of Odessa Polytechnic University. 1(48) (Feb. 2016), 72–80. DOI:https://doi.org/10.15276/opu.1.48.2016.13.

Issue

Section

Chemistry. Pharmaceutical technologies. Biomedical engineering