文档介绍：微乳化技术及应用
Introduction
1943 Hoar and Schulman
1959 Schulman
正式命名“微乳状液”,或“微乳液”
由表面活性剂,助表面活性剂(通常(C4~C8脂肪醇)、油(通常为碳氢化合物)和水(或电解质水溶液)组成的透明的、各向同性的热力学稳定体系.
普通乳状液
微乳液
胶团溶液
外观
不透明
透明或半透明
一般透明
质点大小
>,一般为多分散体系
~,一般为单分散体系
<
质点形状
一般为球状
球状
稀溶液中为球状,溶液中可呈各种形状
热力学稳定性
不稳定,易于分层
稳定
稳定
表面活性剂用量
少,一般不用
多,一般加助剂
浓度大于cmc即可
与油、水混溶性
O/W与水混溶,W/O与油混溶
与油、水在一定范围内可混溶
能增溶油或水直至饱和
微乳液的形成机理:
Schulman和Prince—瞬时负界面张力形成机理
微乳液的结构:
油包水型(W/O)
水包油型(O/W)
双连续相结构:具有W/O和O/W两种结构的综合特性,但其中水相和油相均不是球状,而是类似于水管在油相中形成的网络。
普通乳状液-油/水界面张力几个mN/m;
加入助表面活性剂形成微乳液,产生混合吸附,油/水界面张力迅速降低达10-3~10-5 mN/m ,甚至瞬时负界面张力 Y< 0。但是负界面张力是不存在的,所以体系将自发扩张界面,表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上,直至界面张力恢复为零或微小的正值,这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结,那么总的界面面积将会缩小,复又产生瞬时界面张力,从而对抗微乳液滴的聚结。
微乳液的制备方法
微乳液的形成不需要外加功,主要依靠体系中各组份的匹配,寻找这种匹配关系的主要办法有PIT(相转换温度)、CER(粘附能比)、表面活性剂在油相和界面相的分配、HLB法和盐度扫描等方法。
(1)Schulman法将油、水、表面活性剂混合均匀后,向其中滴入助剂,在某一时该体系瞬间变很清亮透明,即形成微乳液。由于水油比例和表面活性剂类型不同,所形成微乳液的类型也可能不同。相对而言,该法更常用于在油含量较少的情况下,制备O/w型微乳液。
(2)Shah法
将油、表面活性剂、助剂按一定比例混合均匀后,向其中滴入水或水溶液,当水相含量达到一定值时便会瞬间形成透明的w/O型微乳液。
高HLB值离子型表面活性剂,需要加入中等链长的醇或HLB低的非离子型表面活性剂进行复配
使用单一的双链离子型表面活性剂(DDAB),或者非离子表面活性剂(AOT) ,无需助剂.
(3)中相微乳液及其制备
中相微乳液在三次采油中具有非常重要的作用。
是双连续型微乳液的一种,必须与过量的水和过量的油平衡共存(winsorⅢ型),故此又称为三相微乳液, 仅与过量的水平衡共存(winsorⅡ型)的则称为上相微乳液(W/O型),与过量的油平衡共存(WinsorⅠ型)的称为下相微乳液(O/W型)。
采用盐度扫描法制备,当体系中油的成分确定,油水比值为1(V/V),以及体系中表面活性剂和助表面活性剂的比例与浓度确定,如果改变体系中的盐度,由低到高增加,依次得到三种状态即WinsorI ,Ⅲ, Ⅱ型
微乳体系结构和性质的研究方法
光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等;
小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR(电子自旅共振)、超声吸附和电子双折射等。
微乳液物理性质的应用
油藏化学中提高原油采收率
微乳燃料
微乳农药
食品工业中的微乳液
微乳用于保护生态和改善环境
洗涤液、化妆液
其他领域
驱油工艺
将低浓表面活性剂胶团溶液注入油井
用较高浓度表面活性剂,且注入的浆液是由三种或更多组分构成的微乳液
用于洗涤和吸收各种污染物;
可以改善环境而巳具有更高的燃烧效能。
微乳液作为反应介质
用于有机合成
微乳聚合
微乳用于生化反应
无机反应及纳米反应器
超临界流体微乳液