ЗАКОНОМІРНОСТІ НАНЕСЕННЯ ПОКРИТЬ НА ДИСПЕРСНІ МАТЕРІАЛИ ТА ДИФУЗІЙНОГО ВИВІЛЬНЕННЯ АКТИВНИХ КОМПОНЕНТІВ З КАПСУЛЬОВАНИХ ЧАСТИНОК

Краткое содержание

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність дисертаційної роботи, сформульовано мету, визначено об’єкт, предмет, методи досліджень і задачі, які розв’язуються в роботі, сформульована наукова новизна і практичне значення отриманих результатів, наведено інформацію про апробацію, структуру та обсяг роботи, визначені положення, які мають наукове й практичне значення.

У першому розділі викладені результати огляду літературних джерел з проблем капсулювання дисперсних матеріалів та масоперенесення із полімерних капсул. Наводиться аналіз стану теорії і практики капсулювання дисперсних матеріалів та масоперенесення із капсульованих частинок. Питанням практичної реалізації процесів капсулювання дисперсних матеріалів у стані псевдозрідження присвячені роботи Д. Вурстера, Р. Сингезера, Т.А. Грошового, З.С. Житомирського, Н.И.Рощина, О.М. Флисюк, І.А. Демчука, Є.П. Устянича, А.Г. Ліпіна та ін. Основну увагу автори публікацій приділяли апаратурному оформленню процесу та моделюванню динаміки нарощування покриття. Наведені теоретичні залежності дають можливість визначати ступінь покриття у залежності від конструкції апарату, але не враховують впливу основних технологічних параметрів процесу капсулювання: теплового режиму, інтенсивності зрошення та швидкості газового потоку. Закономірності тепломасообміну між шаром матеріалу та псевдозріджуючим повітрям у процесі капсулювання в основному досліджені стосовно таблетованих лікарських препаратів. Для інших дисперсних матеріалів в технічній літературі відсутні обґрунтовані розрахункові залежності, які б дозволили визначати інтенсивність процесу капсулювання.

Показано, що отримані внаслідок теоретичних та експериментальних досліджень дифузійного вивільнення цільових компонентів із капсульованих частинок залежності розрахунку кінетики вивільнення, мають обмеження для практичного застосування і не носять узагальнюючих характеристик.

Отримані висновки стали основою для вибору теми дисертації, визначення її мети та задачі, обґрунтування суті проблеми, можливих шляхів і методів її вирішення, що і складає зміст наступних розділів дисертації.

У другому розділі наведено загальну характеристику об’єкту та предмету дослідження, основні фізико-хімічні характеристики матеріалів, що використовувалися для експериментальних досліджень та методики їх проведення. Як твердий матеріал використовували: монодисперсний шар - модельні частинки кулястої форми, виготовлені із полістиролу, діаметром  5,5×10^-3 м; полідисперсний шар - гранульовані мінеральні добрива (нітроамофоска, кальцієва селітра, аміачна селітра, карбамід); шар частинок неправильної геометричної форми - насіння сільськогосподарських культур, яке може проходити передпосівне капсулювання хімічними засобами захисту рослин та хімічними елементами мінерального живлення (буряк кормовий, шпинат). Для капсулювання гранульованих мінеральних добрив розроблені чотири типи плівкоутворювальних композицій, основою яких є суміші полістирол-лігнін, лігнін-бентоніт, лігнін-фосфорит і бурякова меляса-палигорськіт. Встановлено залежність ступеня біодеструкції полістиролу у ґрунтовому середовищі від вмісту природного полісахариду та вологості ґрунту. Розроблено методику досліджень тепломасообміну у шарі матеріалу під час капсулювання у стані псевдозрідження з використанням 7-ми канального інтелектуального перетворювача ПВІ-0298, який дозволяє одночасно фіксувати температуру в семи точках з виводом інформації на ПК. Наведено методику визначення втрат напору у шарі матеріалу під час капсулювання. Покриття гранул мінерального добрива здійснювалося розчином–плівкоутворювачем в апараті псевдозрідженого стану циліндричного типу періодичної дії. Визначення концентрації цільового компоненту у будь-який момент часу під час проведення процесу вивільнення компонентів із капсульованих частинок здійснювали кондуктометричним методом, що оснований на вимірюванні електропровідності розчинів з використанням електронного кондуктометра Sension 5.

У третьому розділі наведено результати дослідження гідродинаміки дисперсного шару матеріалу під час капсулювання у стані псевдозрідження. Показано, що частинка матеріалу під час капсулювання перебуває під дією сил земного тяжіння, яка визначається вагою твердої фази та рідини F_g(т+р), архімедової сили F_a, сили тиску зі сторони псевдозріджувального повітря F_п, сил, які прикладаються до частинки зі сторони інших частинок F_ч та краплинок плівкоутворювальної рідини F_р, сили злипання між частинками F_з (рис.1).  У зоні затвердіння оболонки,  де після видалення розчинника на поверхні частинок є практично сформоване покриття, відсутні сили злипання між частинками та сили взаємодії частинок із краплинами плівкоутворювача, а сила земного тяжіння визначається лише вагою твердої фази F_g(т). Відповідно до вище сказаного, опір шару дисперсного матеріалу під час капсулювання плівкоутворювальними розчинами у будь-який момент часу процесу τ складається із опору сухого матеріалу, розмір та густина якого постійно змінюється,  опору розчинника, який у рідкому стані знаходиться на поверхні частинок до моменту повного випаровування.