Interakce bublin a jejich koalescence je jedním z témat dlouhodobě studovaných na našem ústavu v Oddělení vícefázových reaktorů. Jedná se o téma základního výzkumu zaměřeného na studium mechanismů interakcí bublin, jejich rozpadu a vzájemné koalescenci. Tyto jevy jsou klíčové pro určení distribuce velikosti bublin v reaktoru a tím i mezifázové plochy potřebné pro přenos hmoty. Výzkum pod vedením Dr. Orvalho a Doc. Růžičky nedávno publikovaný v prestižním chemicko-inženýrském časopise Chemical Engineering Journal byl zaměřen na studium vlivu přítomnosti elektrolytů právě na proces koalescence bublin. Mimo jiné byly navrženy originální experimenty, které umožňují řízený kontakt mezi dvojicí bublin v kapalině.
V práci byly studovány tři základní charakteristiky: koalescenční účinnost (i), která popisuje množství koaleskujících bublin z celkového počtu vytvořených bublin, kritická koncentrace elektrolytu (ii), při které systém přechází z koalescentního do nekoalescentního režimu a doba kontaktu bublin (iii), udávající čas do spojení či oddělení bublin.
Bylo ukázáno, že všechny tyto veličiny nezávisí pouze na typu elektrolytu, ale také na hydrodynamických podmínkách. Překvapivým a dosud nikde nepublikovaným výsledkem je, že rostoucí rychlost přiblížení bublin má dvojí vliv na proces koalescence. Posouvá kritickou koncentraci elektrolytu k nižším hodnotám a snižuje účinnost koalescence a tím zmenšuje oblast koalescence a dále snižuje dobu kontaktu bublin a tím urychluje koalescenční proces. Bylo zjištěno, že všechny testované elektrolyty se chovají podobným způsobem a účinek anorganických solí na koalescenci je podobný vlivu viskozity kapalin, který byl již dříve zkoumán na našem ústavu.
Orvalho, S., Stanovský, P., Růžička, M. Bubble coalescence in electrolytes: effect of bubble approach velocity. Chemical Engineering Journal. 2020, 125926. DOI: 10.1016/j.cej.2020.125926
Příklad interakce bublin a jejich koalescence: (a) bubliny v ultra-čisté vodě – velmi rychlá koalescence; (b) bubliny v 1 M roztoku CaCl2 při pomalém přibližování – rychlá koalescence; (c) bubliny v 1 M roztoku CaCl2 při rychlém přibližování – bez koalescence.