胶体与表面化学(1)

1、LOGO第六章第六章 乳状液乳状液整理ppt第六章第六章 乳状液乳状液第五节第五节第四节乳化剂的分类和选择第四节乳化剂的分类和选择第三节乳状液的类型第三节乳状液的类型第二节乳状液的制备和物理性质第二节乳状液的制备和物理性质第一节第一节 乳状液的概念及类型乳状液的概念及类型 影响乳状液稳定性的因素影响乳状液稳定性的因素LOGO第一节第一节 乳状液的概念及类型乳状液的概念及类型 东北石油大学石油工程学院东北石油大学石油工程学院整理ppt第一节第一节 概述概述 乳状液乳状液是一种多相分散体系，两种互不相溶的液体，其中一种液体以是一种多相分散体系，两种互不相溶的液体，其中一种液体以极小的液滴形式均匀分

2、散另一种液体中所构成的分散体系。极小的液滴形式均匀分散另一种液体中所构成的分散体系。 乳状液的应用相当广泛，如食品行业、农药、医药、军事、化工、化妆品、机械加工、能源、环保等各个领域都应用。 内相指乳状液中以小液珠形式存在的那一相称为内相(分散相)； 外相指相对于内相的另一相称为外相(分散介质或连续相)。整理ppt第一节第一节 概述概述 A. A.乳状液乳状液是一种多相分散体系；是一种多相分散体系； B. B.内外相是两种互不相溶的液体；内外相是两种互不相溶的液体； C.C.分散相粒子直径一般在分散相粒子直径一般在0.10.110m10m之间，有的属于粗分散体系，甚之间，有的属于粗分散体系，甚

3、至用肉眼即可观察到其中的分散相粒子；至用肉眼即可观察到其中的分散相粒子； D. D. 热力学不稳定的多相分散体系热力学不稳定的多相分散体系( (当一种液体被分散为许多小液滴后，当一种液体被分散为许多小液滴后，体系内两液相间的体系内两液相间的界面积增大界面积增大。界面自由能增高界面自由能增高，体系成为热力不稳定，体系成为热力不稳定，有自发地趋于自由能降低的倾向有自发地趋于自由能降低的倾向，即小液滴互碰后聚结成大液滴，直至变，即小液滴互碰后聚结成大液滴，直至变为两层液体。为两层液体。) )整理ppt第一节第一节 概述概述 A.A.若外相为水、内相为油的乳状液，称为水若外相为水、内相为油的乳状液，称

4、为水包油型乳状液，用包油型乳状液，用“O/WO/W”表示；表示； B B. .若外相为油、内相为水的乳状液称为若外相为油、内相为水的乳状液称为油包油包水型乳状液，用水型乳状液，用“W/OW/O”表示表示 ； C C. .多重乳状液：多重乳状液：O/W/OO/W/O、 W/O/WW/O/W等有其特殊用等有其特殊用途。途。 在一定条件下使互不相溶的两种液体形成有一定稳定性的液液分散体系的作用。在一定条件下使互不相溶的两种液体形成有一定稳定性的液液分散体系的作用。 使制备的乳状液保持稳定性的物质。一般表面活性剂。使制备的乳状液保持稳定性的物质。一般表面活性剂。整理ppt第二节乳状液的制备和物理性质第

5、二节乳状液的制备和物理性质v一、乳状液的制备一、乳状液的制备v （一）混合方式（一）混合方式整理ppt第二节乳状液的制备和物理性质第二节乳状液的制备和物理性质v （二）乳化剂的加入方式（二）乳化剂的加入方式整理ppt第二节乳状液的制备和物理性质第二节乳状液的制备和物理性质v （三）影响分散度的因素（三）影响分散度的因素整理ppt（三）影响分散度的因素（三）影响分散度的因素整理ppt二、乳状液的物理性质二、乳状液的物理性质 用不同的制备方法可以得到不同大小的液珠，它们对光的吸收、散射、反射等性质是不一用不同的制备方法可以得到不同大小的液珠，它们对光的吸收、散射、反射等性质是不一样的。所以具有不同

6、的外观。样的。所以具有不同的外观。 液珠大小对乳状液外观的影响液珠大小对乳状液外观的影响液珠大小外 观大滴可分辨出有两相存在大于1m乳白色乳状液10.1m蓝白色乳状液0.10.05m灰白色乳状液小于0.05m透明整理ppt二、乳状液的物理性质二、乳状液的物理性质 通常乳状液分散相和分散介质的折光率不同，光线在液珠表面上会发生反射、拆射与散通常乳状液分散相和分散介质的折光率不同，光线在液珠表面上会发生反射、拆射与散射等现象。当液珠直径大于入射光的波长时，就会发生反射。若液珠射等现象。当液珠直径大于入射光的波长时，就会发生反射。若液珠小于入射的波长小于入射的波长，光线，光线可完全透过，乳状液呈透明

7、状。如液珠直径可完全透过，乳状液呈透明状。如液珠直径略小于入射的波长略小于入射的波长，则发生散射现象。如液珠是，则发生散射现象。如液珠是透明的，就有可能产生折射现象。透明的，就有可能产生折射现象。 常见乳状液的液滴大小大部分常见乳状液的液滴大小大部分在在0.10.11010的范围内，而可见光的波长在的范围内，而可见光的波长在0.40.40.8m0.8m之之间，大部分乳状液有反射现象呈乳白色，乳状液由此而得名。如果间，大部分乳状液有反射现象呈乳白色，乳状液由此而得名。如果液珠较小液珠较小时，则发生散射，时，则发生散射，这时乳状液呈灰蓝色的半透明液体；分散相与分散介质的折射率相同，得到的是透明乳状

8、液。这时乳状液呈灰蓝色的半透明液体；分散相与分散介质的折射率相同，得到的是透明乳状液。整理ppt二、乳状液的物理性质二、乳状液的物理性质 分散相的浓度不太大分散相的浓度不太大，则乳状液的粘度主要由外相，则乳状液的粘度主要由外相( (分散介质分散介质) )的粘度所决定内相含量对的粘度所决定内相含量对乳状液体系粘度的影响，可以粗略地用乳状液体系粘度的影响，可以粗略地用EinsteinEinstein公式表示为公式表示为式中，式中，、 0 0分别为乳状液和分散介质的粘度，分别为乳状液和分散介质的粘度，为分散相的体积分数。为分散相的体积分数。 对于对于较浓的乳状液较浓的乳状液，不再符合，不再符合Ein

9、steinEinstein公式，乳状液粘度与内相浓度的关系式，以公式，乳状液粘度与内相浓度的关系式，以SibveeSibvee提出的为最好，他研究了很多石油在水中形成的乳状液，发现须将提出的为最好，他研究了很多石油在水中形成的乳状液，发现须将HatschekHatschek公式加以公式加以修正为修正为 决定乳状液粘度因素有决定乳状液粘度因素有：外相粘度、内相粘度、内相的体积浓度、液珠的大小以及乳化剂：外相粘度、内相粘度、内相的体积浓度、液珠的大小以及乳化剂的性质等。的性质等。(8-1)(8-1)整理ppt二、乳状液的物理性质二、乳状液的物理性质(8-2)(8-2) 式中，式中，n n为常数，称

10、之为体积因子。对于多相颗粒分布不同的为常数，称之为体积因子。对于多相颗粒分布不同的O/WO/W乳状液，乳状液，SibveeSibvee发现，发现，n n与与1.31.3很相近。很相近。 乳状液的电导性能乳状液的电导性能决定于外相决定于外相，故，故O/WO/W型乳状液的电导率远大于型乳状液的电导率远大于W/OW/O型，可以用电导率来型，可以用电导率来判断乳状液类型。判断乳状液类型。整理ppt第三节第三节 乳状液类型的鉴别和影响类型的因素乳状液类型的鉴别和影响类型的因素 在乳状液中加数滴在乳状液中加数滴水溶性染料水溶性染料( (如亚甲蓝溶液如亚甲蓝溶液) )，若被当成均匀，若被当成均匀的蓝色的蓝色

11、，则为是，则为是O/WO/W型乳液；型乳液；如内相被染成蓝色如内相被染成蓝色( (可在显微镜下观察可在显微镜下观察) )，则为，则为W/OW/O型乳状液。型乳状液。 将数滴乳状液滴入蒸馏水中，若在水中立即散开，则为将数滴乳状液滴入蒸馏水中，若在水中立即散开，则为O/WO/W型乳状液不；否则为型乳状液不；否则为W/OW/O型乳型乳状液。状液。整理ppt加入水溶性染料如亚甲加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相基蓝，说明水是连续相加入油溶性的染料红色苏加入油溶性的染料红色苏丹丹，说明油是不连续相，说明油是不连续相整理ppt O/WO/W型乳状液型乳状液的导电性好，的导电性好， W/OW/O型乳状

12、液型乳状液差。差。但但在使用在使用离子型乳化剂离子型乳化剂时，即使是时，即使是W/OW/O型乳状型乳状液或水相体积百分数很大的液或水相体积百分数很大的W/OW/O型乳状液，其导电性也颇为可观型乳状液，其导电性也颇为可观 O/WO/W型乳状液呈型乳状液呈乳白乳白色；色；W/OW/O型乳状液型乳状液呈油脂状呈油脂状。 把乳状液倒入滤纸中，液体能快速向四周溶入，最后中心留有小液滴，则为把乳状液倒入滤纸中，液体能快速向四周溶入，最后中心留有小液滴，则为O/WO/W型乳状液型乳状液；反之，为反之，为W/OW/O型乳状液。型乳状液。整理ppt二、影响乳状液类型的因素二、影响乳状液类型的因素1.分散相体积

13、多数情况下：分散相体积分数 = 0.260.72时，O/W和W/O型乳液均可形成；分散相体积分数 74%时，则只能形成W/O型。 少数情况下，也有例外，有人用非离子乳化剂制备出只含4%水的O/W 型乳化液。整理ppt二、影响乳状液类型的因素二、影响乳状液类型的因素2.几何因素 当乳化剂亲水基和亲油基体积相差很大时，大的一端亲和的液相将构成分散介质；另一端亲和的液相将构成分散相，例如： 钠、钾等一价金属的脂肪酸盐易形成O/W型乳液； 钙、镁等二价金属皂易形成W/O型乳液。整理ppt二、影响乳状液类型的因素二、影响乳状液类型的因素3.液滴聚结速度 在界面吸附层中的乳化剂，其亲水基可抑制油滴的聚结；

14、其亲油基可抑制水滴的聚结。 亲水基占优势时，形成O/W乳液； 亲油基占优势时，形成W/O乳液。4.乳化剂的溶解度v 易溶于水的乳化剂易形成O/W乳液；v 易溶于油的乳化剂易形成W/O乳液。v HLB值越大，S.的亲水性越强。v HLB36，形成W/O型乳液；HLB818，形成O/W型乳液。整理ppt第四节乳化剂的分类和选择第四节乳化剂的分类和选择一、乳化剂的分类一、乳化剂的分类整理ppt二、乳化剂的选择二、乳化剂的选择整理ppt第五节乳状液稳定性的影响因素第五节乳状液稳定性的影响因素 乳状液是多分散体系，具有热力学不稳乳状液是多分散体系，具有热力学不稳定性，液滴有自动聚结的趋势。早期的稳定定性

15、，液滴有自动聚结的趋势。早期的稳定乳状液稳定性理论已注意到添加表面活性剂、乳状液稳定性理论已注意到添加表面活性剂、聚合物，甚至固体粒子等对乳状液的形成和聚合物，甚至固体粒子等对乳状液的形成和类型的重要作用，但其稳定性理论模型一直类型的重要作用，但其稳定性理论模型一直并不清楚。但油并不清楚。但油- -水界面上表面活性剂定向水界面上表面活性剂定向吸附单质膜的研究提示了乳状液稳定性的可吸附单质膜的研究提示了乳状液稳定性的可能图像。能图像。聚合物稳定剂聚合物稳定剂固体粒子稳定作用固体粒子稳定作用吸附正离子吸附正离子表面活性剂稳定剂表面活性剂稳定剂乳状液稳定作用的几种可能机理示意图乳状液稳定作用的几种可

16、能机理示意图整理ppt 在实际应用中，乳状液的稳定性是指分散相液滴对聚结的抑制能力。其中在实际应用中，乳状液的稳定性是指分散相液滴对聚结的抑制能力。其中分散相的聚结速分散相的聚结速度度是是衡量衡量乳状液稳定性的乳状液稳定性的最基本的方法最基本的方法，这可以通过，这可以通过测定测定单位体积乳状液中液滴数目随时间的单位体积乳状液中液滴数目随时间的变化来实现。变化来实现。 乳状液是乳状液是高度分散的体系高度分散的体系，为使分散相分散，就要对它作功，以表面能形式贮存油，为使分散相分散，就要对它作功，以表面能形式贮存油水界水界面上，使体系的面上，使体系的总能量增加总能量增加。表面自由能增加的过程。表面自

17、由能增加的过程不是自发不是自发的，而其的，而其逆过程是自发逆过程是自发的，故从的，故从热力学观点热力学观点看，乳状液是不稳定体系。看，乳状液是不稳定体系。 在油在油水体系加入表面活性剂后，它们降低界面张力的同时必然在界面上吸附并形成界面水体系加入表面活性剂后，它们降低界面张力的同时必然在界面上吸附并形成界面膜。此膜有一定的强度，对膜。此膜有一定的强度，对分散相液滴起保护作用分散相液滴起保护作用，使其在相互碰撞后不易合并。，使其在相互碰撞后不易合并。整理ppt 混合乳化剂混合乳化剂形成复合膜具有相当高的强度，不易破裂，所形成乳状液很稳定。将含有胆甾形成复合膜具有相当高的强度，不易破裂，所形成乳状

18、液很稳定。将含有胆甾醇的液体石蜡分散在十六烷基硫酸钠水溶液中，可得稳定的醇的液体石蜡分散在十六烷基硫酸钠水溶液中，可得稳定的O/WO/W型乳状液，而只用胆甾醇或只用型乳状液，而只用胆甾醇或只用十六烷基硫酸钠，则只生成不稳定的十六烷基硫酸钠，则只生成不稳定的O/WO/W型乳状液。型乳状液。界面张力降低界面张力降低导致界面吸附量增加，再加上导致界面吸附量增加，再加上乳化剂分子与极性有机物分子间的相互作用，使界面膜强度增加。对于乳化剂分子与极性有机物分子间的相互作用，使界面膜强度增加。对于离子型表面活性剂离子型表面活性剂，吸，吸附量的增加还使界面上的电荷增加，使液滴间的排斥增大。凡此种种因素都使乳状

19、液的稳定性附量的增加还使界面上的电荷增加，使液滴间的排斥增大。凡此种种因素都使乳状液的稳定性增加。增加。 复合膜理论表明复合膜理论表明，只有界面膜中的乳化剂，只有界面膜中的乳化剂分子紧密地排列形成凝聚膜，方能保证乳状分子紧密地排列形成凝聚膜，方能保证乳状液稳定。一般凡能在空气液稳定。一般凡能在空气水界面上形成稳水界面上形成稳定复合膜的，也能增加乳状液的稳定性，如定复合膜的，也能增加乳状液的稳定性，如十六烷基硫酸钠与胆甾醇就是这样，图十六烷基硫酸钠与胆甾醇就是这样，图(a)(a)。而十六烷基硫酸钠与油醇因油醇空间构型关而十六烷基硫酸钠与油醇因油醇空间构型关系不能形成紧密的复合膜，得到的乳状液很系

20、不能形成紧密的复合膜，得到的乳状液很不稳定不稳定( (图图(b)(b)。整理ppt 大部分大部分稳定的乳状液稳定的乳状液液面带有液面带有电荷电荷。这些电荷的来源与通常的溶胶一样，是由于电离、。这些电荷的来源与通常的溶胶一样，是由于电离、吸附或液滴与介质间摩擦而产生的。对乳状液来说，电离与吸附带电同时发生。例如阴离吸附或液滴与介质间摩擦而产生的。对乳状液来说，电离与吸附带电同时发生。例如阴离子表面活性剂在界面上吸附时，伸入水中的极性基团因电离而使液滴带负电荷，而阳离子子表面活性剂在界面上吸附时，伸入水中的极性基团因电离而使液滴带负电荷，而阳离子表面活性剂使液滴带正电荷，此时吸附和电离是不可分的。

21、以上皆指表面活性剂使液滴带正电荷，此时吸附和电离是不可分的。以上皆指O/WO/W型乳状液。型乳状液。W/OW/O型型乳状液由非离子型乳化剂所稳定的乳状液，其电荷主要是由于乳状液由非离子型乳化剂所稳定的乳状液，其电荷主要是由于吸附极性物质和带电离子吸附极性物质和带电离子产产生的，也可能是两相接触摩擦产生的。按经验，生的，也可能是两相接触摩擦产生的。按经验，介电常数较高介电常数较高的物质带正电，而水的介电的物质带正电，而水的介电通常均高于通常均高于“油油”，因此，因此O/WO/W型乳状液型乳状液中油滴常带负电中油滴常带负电；反之在，；反之在，在在W/OW/O型乳状液中水滴常型乳状液中水滴常带正电。

22、带正电。 乳状液中液滴带电乳状液中液滴带电，故液滴接近时能，故液滴接近时能相互排斥相互排斥，从而，从而防防止它们合并，提高了乳状液的止它们合并，提高了乳状液的稳定性。稳定性。 整理ppt 增加乳状液的增加乳状液的外相粘度外相粘度，可，可减少减少液滴的扩散系数，并导致碰撞频率与聚结速率降低，液滴的扩散系数，并导致碰撞频率与聚结速率降低，有利于乳状液稳定。另一方面，当分散相的有利于乳状液稳定。另一方面，当分散相的粒子数增加粒子数增加时，外相粘度亦增加。因浓乳状液时，外相粘度亦增加。因浓乳状液较稀乳状液稳定。较稀乳状液稳定。 工业中，为提高乳状液的粘度，常工业中，为提高乳状液的粘度，常加入某些特殊组

23、分加入某些特殊组分，如天然或合成的增稠剂。乳白，如天然或合成的增稠剂。乳白鱼肝油鱼肝油(O/W)(O/W)型乳状液型乳状液) )中用的阿拉伯胶和黄蓍胶，既是乳化剂也是良好的增稠剂。中用的阿拉伯胶和黄蓍胶，既是乳化剂也是良好的增稠剂。 许多许多固体粉末固体粉末( (如如CaCOCaCO3 3，BaSOBaSO4 4，粘土，碳黑，某些金属的碱式硫酸盐，甚至淀粉等，粘土，碳黑，某些金属的碱式硫酸盐，甚至淀粉等) )可可以用作乳化剂。粉末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在内外两相界面上时，以用作乳化剂。粉末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在内外两相界面上时，才能起到乳化剂的作用。才

24、能起到乳化剂的作用。整理ppt 固体粉末在油相、水相还是两相界面上，这要固体粉末在油相、水相还是两相界面上，这要取决于取决于粉末的亲水、亲油性。若粉末的亲水、亲油性。若粉末完全粉末完全被水润湿被水润湿，就会进入水相。，就会进入水相。粉末完全被油润湿粉末完全被油润湿，就会进入油相。当粉末，就会进入油相。当粉末既能被水润湿又能被既能被水润湿又能被油润湿时油润湿时，才会停留在油，才会停留在油水界面上。目前普遍用水界面上。目前普遍用接触角接触角来衡量来衡量粉末的亲水、亲油性。粉末的亲水、亲油性。 若粉末处在油若粉末处在油水水界面上，如图所示，这界面上，如图所示，这时有固时有固油、固油、固水和水和油油水

25、三个界面，当这水三个界面，当这三个界面张力固、油水三个界面张力固、油水三相接触处达到平衡时，三相接触处达到平衡时，应服从如下关系应服从如下关系cosowswso(8-3)(8-3)整理ppt 当当9090时，时，cos0cosswsoso粉末大部分在油相中，即它的亲油性强，应得粉末大部分在油相中，即它的亲油性强，应得W/OW/O型乳状液；型乳状液； 当当900cos0，则，则swswso so ，粉末大部分在水相中，即它的亲水性强，应得，粉末大部分在水相中，即它的亲水性强，应得O/WO/W型乳状液；型乳状液； 当当=90=90时，时，cos=0cos=0，则，则sw=sw=soso ，固体粉末

26、在油相和水相各占一半，即既可是，固体粉末在油相和水相各占一半，即既可是O/WO/W型乳状液也可以是型乳状液也可以是W/OW/O型乳状液不，实际上到稳定的乳状液。型乳状液不，实际上到稳定的乳状液。 在油在油水体系加入易水体系加入易为水所润湿的粉末为水所润湿的粉末( (如如SiO2SiO2氢氧化铁以及铜、锌、铝等的碱式硫酸盐氢氧化铁以及铜、锌、铝等的碱式硫酸盐) )，易易形成形成O/WO/W型乳状液型乳状液，而，而炭墨、煤烟、松香炭墨、煤烟、松香等易被油润湿的粉末易形成等易被油润湿的粉末易形成W/OW/O型乳状液。用粉末型乳状液。用粉末乳化的乳状液之所以能够稳定，乳化的乳状液之所以能够稳定，主要是

27、主要是由于粉末集结在油由于粉末集结在油水界面上形成坚固的界面膜，它水界面上形成坚固的界面膜，它保护了分散液滴，使乳状液得以稳定。保护了分散液滴，使乳状液得以稳定。整理ppt 乳状液有关的因素乳状液有关的因素比较复杂比较复杂，对具有情况要作具体分析。并不是所有这些因素在同一个，对具有情况要作具体分析。并不是所有这些因素在同一个具体的乳状液实例都存在，更不能说各种因素都同样重要。根据大量实践结果的分析，在所述具体的乳状液实例都存在，更不能说各种因素都同样重要。根据大量实践结果的分析，在所述各种因素中，界面膜的形成与强度是乳状液稳定性的主要影响因素。各种因素中，界面膜的形成与强度是乳状液稳定性的主要

28、影响因素。 对于应用对于应用表面活性剂作用乳化剂表面活性剂作用乳化剂的体系而言，与界面膜的性质有相辅相成作用的一种性的体系而言，与界面膜的性质有相辅相成作用的一种性质为界面张力。质为界面张力。界面张力降低的同时界面张力降低的同时，界面膜中的分子排列趋于紧密，膜强度增大，有利于乳，界面膜中的分子排列趋于紧密，膜强度增大，有利于乳状液的正确性稳定。状液的正确性稳定。 乳化剂在界面上的吸附与影响乳状液稳定性的许多因素有重要的关系。乳化剂在界面上的吸附与影响乳状液稳定性的许多因素有重要的关系。故欲得到比较稳故欲得到比较稳定的乳状液定的乳状液，首先应考虑，首先应考虑乳化剂在界面上的吸附性质乳化剂在界面上

29、的吸附性质：吸附强者，界面浓度大，界面张力降低：吸附强者，界面浓度大，界面张力降低较多，界面分子排列紧密，相互作用强，因而界面膜强度大，形成的乳状液较稳定；吸附弱、较多，界面分子排列紧密，相互作用强，因而界面膜强度大，形成的乳状液较稳定；吸附弱、分子间作弱者，则反之。总之，分子间作弱者，则反之。总之，提高乳状液的稳定性提高乳状液的稳定性主要应增加膜强度来考虑，主要应增加膜强度来考虑，破乳破乳也要从减也要从减弱膜强度来考虑，其次弱膜强度来考虑，其次再考虑其它影响因素再考虑其它影响因素。 研究研究界面混合膜的形成与性质是相当重要界面混合膜的形成与性质是相当重要的，因为混合乳化剂往往有很好的表面活性

30、，的，因为混合乳化剂往往有很好的表面活性，能形成较坚固的界面膜。能形成较坚固的界面膜。整理ppt第六节乳状液的变形和破乳第六节乳状液的变形和破乳 变型变型也叫也叫反相反相，是指，是指O/WO/W型型(W/O(W/O型型) )乳状液变为乳状液变为W/OW/O型型(O/W(O/W型型) )的现象。变型需在某些因素作的现象。变型需在某些因素作用下才能发生。在显微镜下观察变型过程，大体如图所示。由图可见，处于变型过程中的用下才能发生。在显微镜下观察变型过程，大体如图所示。由图可见，处于变型过程中的(b)(b)和和(c)(c)是一种过渡状态，它表示一种乳状液类型的结束及另一种类型的开始。在变型过程中，是

31、一种过渡状态，它表示一种乳状液类型的结束及另一种类型的开始。在变型过程中，很难区别分散相和分散介质。很难区别分散相和分散介质。整理ppt 根据定向楔理论，一种构型根据定向楔理论，一种构型( (构型是指极性基团和非极性基团截面积的相对大小构型是指极性基团和非极性基团截面积的相对大小) )的乳化的乳化剂变成另一种构型的乳化剂时，会导致乳状液变型，这是它们各自能稳定的乳状液类型不同。剂变成另一种构型的乳化剂时，会导致乳状液变型，这是它们各自能稳定的乳状液类型不同。例如例如，在钠皂稳定的，在钠皂稳定的O/WO/W型乳状液，因为钠皂和型乳状液，因为钠皂和MeMe2+2+反应生成另一种构型的二价金属皂。反

32、应生成另一种构型的二价金属皂。2钠+Me2+ 二价金属皂+2Ne+a 当当MeMe2+2+的数量不够的数量不够时，钠皂占优势，乳状液不会变型，只有当时，钠皂占优势，乳状液不会变型，只有当MeMe2+2+数量相当大时，才能使数量相当大时，才能使乳状液变型。当钠皂数量与二价金属皂数量不相上下时，乳状液是不稳定的。乳状液变型。当钠皂数量与二价金属皂数量不相上下时，乳状液是不稳定的。 整理ppt 某些体系中某些体系中内相体积在内相体积在74%74%以下以下时体系是稳定的，当继续加入内相物质使其体积超过时体系是稳定的，当继续加入内相物质使其体积超过74%74%时，则内相变成外相，乳状液发生变型。时，则内

33、相变成外相，乳状液发生变型。 有些乳状液在温度变化时有变型。如，由有些乳状液在温度变化时有变型。如，由相当多的脂肪酸和脂肪酸钠的混合膜相当多的脂肪酸和脂肪酸钠的混合膜所稳定的所稳定的W/OW/O型乳状液升温后，加速脂肪酸向油相中扩散，使膜中脂肪酸减少，因而易变成由钠皂稳型乳状液升温后，加速脂肪酸向油相中扩散，使膜中脂肪酸减少，因而易变成由钠皂稳定的定的O/WO/W型乳状液。用型乳状液。用皂作乳化剂的皂作乳化剂的苯苯/ /水乳状液，在较高温度下是水乳状液，在较高温度下是O/WO/W型乳状液，降低温度型乳状液，降低温度可得可得w/Ow/O型乳状液。发生型乳状液。发生变型的温度变型的温度与与乳化剂浓

34、度乳化剂浓度有关。有关。浓度低浓度低时，变型温度随浓度增加变时，变型温度随浓度增加变化很大，当浓度达到一定值后，变型温度就不再改变。这种现象实质上涉及了化很大，当浓度达到一定值后，变型温度就不再改变。这种现象实质上涉及了催化剂分子催化剂分子的的水化度。水化度。整理ppt 在用油酸钠乳化的苯在用油酸钠乳化的苯/ /水乳状液中，加入适量水乳状液中，加入适量NaClNaCl后后变为水变为水/ /苯乳状液，这是苯乳状液，这是由于加入由于加入电电解质后减少了分散相粒子上的电势，使表面活性剂离子和反离子之间的相互作用增强，降低解质后减少了分散相粒子上的电势，使表面活性剂离子和反离子之间的相互作用增强，降低

35、了亲水性，有利于变为了亲水性，有利于变为W/OW/O型乳状液。在上述实验中加入电解质时，在水相和油相中都有部型乳状液。在上述实验中加入电解质时，在水相和油相中都有部分皂以固体状态析出，分皂以固体状态析出，析出量小于析出量小于20%20%时乳状液不发生变型，时乳状液不发生变型，析出量大于析出量大于20%20%时时才发生变型。才发生变型。将水相和油相中析出的皂过滤掉，得到苯将水相和油相中析出的皂过滤掉，得到苯/ /水乳状液，说明在电解质作用下固体皂析出，而水乳状液，说明在电解质作用下固体皂析出，而且只有在固体皂参加下才能形成水且只有在固体皂参加下才能形成水/ /苯型乳状液。苯型乳状液。整理ppt

36、乳状液不稳定方式乳状液不稳定方式: :分层分层creemingcreeming、沉、沉降降sedimentationsedimentation、絮凝、絮凝aggregationaggregation、聚、聚结结coalescencecoalescence、变形、变形imersionimersion、破乳、破乳deemulsificationdeemulsification 根据乳状液的形成过程及特点，即使根据乳状液的形成过程及特点，即使采用最好的乳化剂得到的乳状液也只有采用最好的乳化剂得到的乳状液也只有相对较好的稳定性。从热力学角度讲，相对较好的稳定性。从热力学角度讲，只有乳状液破坏了才稳定。

37、只有乳状液破坏了才稳定。聚聚结结破乳破乳絮凝絮凝分层分层乳状液乳状液水水油油整理ppt 因分散相与分散介质密度差而引起的液滴上浮或下沉现象。因分散相与分散介质密度差而引起的液滴上浮或下沉现象。l分层使乳状液分散相液滴浓度不均匀；分层使乳状液分散相液滴浓度不均匀；l对于对于O/WO/W乳状液，分散相油滴上浮。故上层液滴浓度大；对于乳状液，分散相油滴上浮。故上层液滴浓度大；对于W/OW/O型乳状液，下层水滴浓型乳状液，下层水滴浓度大，发生分层时乳状液并未破坏；度大，发生分层时乳状液并未破坏；l分层并非破乳。分层并非破乳。u加大内外相密度差；加大内外相密度差；u采用机械分离手段（离心分离等）；采用机

38、械分离手段（离心分离等）；u加入某些电解质或分层剂。加入某些电解质或分层剂。整理ppt 分散相液滴分散相液滴聚集在一起聚集在一起，但，但并不合并并不合并而独立存在，这种多个液滴的聚集而独立存在，这种多个液滴的聚集适当搅动适当搅动仍可仍可再分散，其作用力再分散，其作用力为范德华力。为范德华力。 聚集的液滴间的分散介质扩散出来，小液滴相互合并形成大液滴，聚集的液滴间的分散介质扩散出来，小液滴相互合并形成大液滴，聚结聚结是破乳的前过是破乳的前过程，程，减缓聚结速度是减缓聚结速度是维持乳状液稳定性防止破乳的关键环节。维持乳状液稳定性防止破乳的关键环节。 乳状液的分散相液滴经聚集、聚结，液滴数目减少，最

39、终两相完全分离的过程。乳状液的分散相液滴经聚集、聚结，液滴数目减少，最终两相完全分离的过程。整理ppt 乳状液稳定的主要因素是应具有乳状液稳定的主要因素是应具有机械强度足够的保护膜机械强度足够的保护膜。因此，只要是能使保护膜减弱。因此，只要是能使保护膜减弱的因素原则上都有利于破坏乳状液。的因素原则上都有利于破坏乳状液。 在乳状液中加入在乳状液中加入反型乳化剂反型乳化剂，会使原来的乳状液变得不稳定而破坏，因此，反型乳化剂，会使原来的乳状液变得不稳定而破坏，因此，反型乳化剂即是即是破乳剂破乳剂。如，在用。如，在用钠皂稳定钠皂稳定的的O/WO/W型乳状液中加入型乳状液中加入少量少量CaClCaCl2

40、 2，可使原来的乳状液破坏。，可使原来的乳状液破坏。 在用金属皂稳定的乳状液中在用金属皂稳定的乳状液中加酸加酸亦可破乳，这是亦可破乳，这是因为因为所生成的脂肪酸的乳化能力远小于所生成的脂肪酸的乳化能力远小于皂类。此法常称为皂类。此法常称为酸化破乳酸化破乳。 在稀乳状液中在稀乳状液中加入电解质加入电解质能降低其能降低其电位，并减少乳化剂在水相中的水化度，亦能促使电位，并减少乳化剂在水相中的水化度，亦能促使乳状液破坏。乳状液破坏。整理ppt在乳状液中加入在乳状液中加入表面活性更大的物质表面活性更大的物质，它们能吸附到油，它们能吸附到油水界面上，将原来的乳化剂顶走，水界面上，将原来的乳化剂顶走，但它

41、们但它们本身由于碳氢链太短，不能形成坚固的膜，导致破乳本身由于碳氢链太短，不能形成坚固的膜，导致破乳。常用的。常用的顶替剂顶替剂有戊醇、辛醇、有戊醇、辛醇、乙醚等。乙醚等。此法常用于此法常用于W/OW/O型乳状液的破乳型乳状液的破乳。由于油的电阻率很大，工业上常用。由于油的电阻率很大，工业上常用高压交流电破乳高压交流电破乳( (电场强电场强度在度在2000Vcm2000Vcm-1-1以上以上) )。高压电场的作用为高压电场的作用为：(1)(1)极性的乳化剂分子在电场中随电场转向，从而能削弱其保护膜的强度；极性的乳化剂分子在电场中随电场转向，从而能削弱其保护膜的强度；(2)(2)水滴极化后，水滴

42、相互吸引，使水滴排成一串，成珍珠项链式，当电压升至某一值时，这水滴极化后，水滴相互吸引，使水滴排成一串，成珍珠项链式，当电压升至某一值时，这昆小水滴瞬间聚结成大水滴，在重力作用下分离出来。昆小水滴瞬间聚结成大水滴，在重力作用下分离出来。整理ppt 升温一方面可以升温一方面可以增加乳化剂的溶解度增加乳化剂的溶解度，从而降代它在界面上的吸附量，削弱了保护膜；另，从而降代它在界面上的吸附量，削弱了保护膜；另一方面，升温可以一方面，升温可以降低外相的粘度降低外相的粘度，从而利于增加液滴相碰的机会，所以升温有利于破乳。，从而利于增加液滴相碰的机会，所以升温有利于破乳。冷冻也能破乳冷冻也能破乳。但只要是由

43、。但只要是由足够量的乳化剂制得的乳状液足够量的乳化剂制得的乳状液，或者用，或者用效率较高乳化剂效率较高乳化剂制得的乳制得的乳状液，一般在低温下都可保持稳定。状液，一般在低温下都可保持稳定。 机械法破乳机械法破乳包括离心分离、泡沫分离、蒸馏和过滤等，通常先将乳状液加热再经离心分离包括离心分离、泡沫分离、蒸馏和过滤等，通常先将乳状液加热再经离心分离或过滤。过滤时，一般是或过滤。过滤时，一般是在加压下在加压下将乳状液通过吸附剂或多孔滤器，由于油和水对固体的润将乳状液通过吸附剂或多孔滤器，由于油和水对固体的润湿性不同，或是吸附剂吸附了乳化剂等，都可以使乳状液破乳。湿性不同，或是吸附剂吸附了乳化剂等，都

44、可以使乳状液破乳。整理ppt 破乳的方法多种多样。究竟采用哪种方法，需根据乳状液的具体情况来确定，在许多情况下破乳的方法多种多样。究竟采用哪种方法，需根据乳状液的具体情况来确定，在许多情况下常联合使用几种方法。如，油田要使含水原油破乳，往往是加热、电场、表面活性剂三者并常联合使用几种方法。如，油田要使含水原油破乳，往往是加热、电场、表面活性剂三者并举。原油是举。原油是W W0 0型乳状液，它是靠皂、树脂型乳状液，它是靠皂、树脂( (胶质胶质) )等表面活性物质而稳定的。同时，沥青质等表面活性物质而稳定的。同时，沥青质粒子和微晶石蜡等固体粉末也有乳化作用，且是粒子和微晶石蜡等固体粉末也有乳化作用

45、，且是W WO O型乳化剂。型乳化剂。整理ppt 能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出来，而自身又不能形成牢固的保护膜。能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出来，而自身又不能形成牢固的保护膜。 能使原来作为乳化剂的固体粉末能使原来作为乳化剂的固体粉末( (如沥青质粒子或微晶石蜡如沥青质粒子或微晶石蜡) )完全被原油或原油中的水完全被原油或原油中的水湿。使固体粉末脱离界面进入润湿它的那一相，从而破坏了保护层。湿。使固体粉末脱离界面进入润湿它的那一相，从而破坏了保护层。 破乳的物质是一种破乳的物质是一种O OW W型乳化剂型乳化剂。 目前常用的是目前常用的是聚醚型表面活性剂聚醚型表面活性剂一聚氧乙烯一聚

46、氧丙烯的聚合物，国内常用的破乳剂商一聚氧乙烯一聚氧丙烯的聚合物，国内常用的破乳剂商品名称是品名称是SP169SP169。它们能强烈地吸附在油。它们能强烈地吸附在油水界面上，顶替原来存在的保护膜，使保护作用水界面上，顶替原来存在的保护膜，使保护作用减弱，有利于破乳。表面活性剂分子链上减弱，有利于破乳。表面活性剂分子链上聚氧乙烯基团较多聚氧乙烯基团较多，而且用于破乳的量不多，故在，而且用于破乳的量不多，故在界面上吸附的分子大致是平躺着的，分子间的引力不大，界面膜厚度较薄、强度差，因而易界面上吸附的分子大致是平躺着的，分子间的引力不大，界面膜厚度较薄、强度差，因而易于破乳。于破乳。整理ppt第七节微

47、乳状液第七节微乳状液 通常所说的通常所说的乳状液颗粒大小乳状液颗粒大小常在常在0.20.25050m m之间，在普通光学显微镜下可观测到。从之间，在普通光学显微镜下可观测到。从外观看，除极少数分散相和分散介质的折光指数相同外，一般都是乳白色、不透明的体系，外观看，除极少数分散相和分散介质的折光指数相同外，一般都是乳白色、不透明的体系，故有人称之为故有人称之为“宏乳状液宏乳状液”，简称乳状液。，简称乳状液。19431943年，年，SchulmmaSchulmma等人往乳状掖中等人往乳状掖中滴加醇滴加醇，制，制得得透明或半透明、均匀并长期稳定的体系透明或半透明、均匀并长期稳定的体系。经大量研究发现

48、，此种乳状液中的。经大量研究发现，此种乳状液中的分散相颗粒分散相颗粒很小很小，常在，常在0.010.01o.20 o.20 m m之间，此种由之间，此种由水、油、表面活性剂和助表面活性剂水、油、表面活性剂和助表面活性剂等四个组分，等四个组分，以适当的比例自发形成的以适当的比例自发形成的透明或半透明的稳定体系透明或半透明的稳定体系，称之为，称之为微乳状液微乳状液。整理ppt 微乳状液在生产上早就有应用，早期的一些微乳状液在生产上早就有应用，早期的一些地板抛光蜡液地板抛光蜡液、机械切削油机械切削油等都是微乳状等都是微乳状液。液。6060年代中期，在三次采油中，利用年代中期，在三次采油中，利用微乳状

49、液使采收率有很大的微乳状液使采收率有很大的提高。用微乳状液驱油，提高。用微乳状液驱油，采收率普遍提高采收率普遍提高1010以上，这项研究引起国内外石油业的普遍重视，正在积极开展研究。以上，这项研究引起国内外石油业的普遍重视，正在积极开展研究。常见微乳状液的配方为常见微乳状液的配方为：原油原油+ +石油磺酸钠盐石油磺酸钠盐+ +低碳醇低碳醇( (丙、丁、戊醇丙、丁、戊醇)+)+水水。但要想取得大规。但要想取得大规模的应用，还有相当多的问题有待解决。模的应用，还有相当多的问题有待解决。 如果在如果在苯或十六烷苯或十六烷中加入相当量的油酸中加入相当量的油酸 0.1m，显微镜可见，有的甚至肉眼可见；一

50、般质点大小不均匀质点大小致在0.010.1m间，显微镜不可见；一般质点大小均匀胶团大小一般0.01m，显微镜不可见质点形状一般为球状球状溶液稀时为球状，浓时可呈各种形状透光性不透明半透明至透明一般透明稳定性不稳定，用离心机易于分层稳定，用离心机亦不能使之分层稳定，不能分层表面活性剂用量可少用；一定加辅助表面活性剂用量多；需加辅助表面活性剂超过CMC所需量即可，但加溶油或水分之量多时须多加与油、水之混溶性O/W型与油不混溶，W/O型与水混溶与油、水在一定范围内可混溶未达加溶饱和量时，可溶解油或水整理ppt 微乳状液之所以能形成稳定的油、水分散体系，一种解释是认为在一定条件下产生了所谓微乳状液之所

51、以能形成稳定的油、水分散体系，一种解释是认为在一定条件下产生了所谓负界面张力负界面张力，从而使液滴的分散过程，从而使液滴的分散过程自发地进行自发地进行。 没有表面活性剂没有表面活性剂存在时，一般油水界面张力大约是存在时，一般油水界面张力大约是(30-50)(30-50)1010-5-5N Ncmcm。有表面活性剂有表面活性剂时，界面张力下降；若再时，界面张力下降；若再加入一定量极性有机物加入一定量极性有机物，可将界面张力降至不可测量的程度。此后，可将界面张力降至不可测量的程度。此后，即形成稳定的微乳状液。由此可见，当表面活性剂及辅助表面活性剂之量足够时，油水体系的即形成稳定的微乳状液。由此可见

52、，当表面活性剂及辅助表面活性剂之量足够时，油水体系的界面张力可能暂时小于零界面张力可能暂时小于零( (为负值为负值) )，但负界面张力不可能稳定存在，体系欲趋于平衡，则必扩，但负界面张力不可能稳定存在，体系欲趋于平衡，则必扩大界面，使液滴的分散度加大，最终形成微乳状液。此时，界面张力自负值变为零。此即微乳大界面，使液滴的分散度加大，最终形成微乳状液。此时，界面张力自负值变为零。此即微乳状液的形成机理。状液的形成机理。整理ppt 微乳状液在一微乳状液在一基本性质基本性质上与上与胶团溶液胶团溶液相近，即似乎均是热力学的稳定体系，而且在质点大相近，即似乎均是热力学的稳定体系，而且在质点大小和外观上也

53、相似。小和外观上也相似。另一种机理为另一种机理为：微乳状液的形成，实际上就是在一定条件下表面活性剂胶：微乳状液的形成，实际上就是在一定条件下表面活性剂胶团溶液对油或水的团溶液对油或水的加溶结果加溶结果形成了膨胀形成了膨胀( (加溶加溶) )的胶团溶液，亦即形成了微乳状液。的胶团溶液，亦即形成了微乳状液。 乳状液相反，微乳状液的形成是乳状液相反，微乳状液的形成是自发过程自发过程。质点的热运动使质点易于聚结；一旦质点变大，。质点的热运动使质点易于聚结；一旦质点变大，则又形成暂时的负界面张力，从而又必须使质点分散，以扩大界面积，使负界面张力俏除，而则又形成暂时的负界面张力，从而又必须使质点分散，以扩

54、大界面积，使负界面张力俏除，而体系又达平衡。因此微乳状液是稳定体系，分散质点不会聚结、分层。体系又达平衡。因此微乳状液是稳定体系，分散质点不会聚结、分层。整理ppt 由水由水( (或盐水或盐水) )、油、表面活性剂和助表面活性剂，在适当的比例下自发形成的透明或半透、油、表面活性剂和助表面活性剂，在适当的比例下自发形成的透明或半透明的稳定体系，即明的稳定体系，即微乳状液微乳状液。 在三次采油中所用之微乳状液：在三次采油中所用之微乳状液：油油可以用石油馏分、轻质原油；可以用石油馏分、轻质原油；表面活性剂表面活性剂一般用石油磺一般用石油磺酸盐；酸盐；助表面活性剂助表面活性剂一般用一般用C3C3C5C

55、5的醇；的醇；盐盐水常为水常为NaCINaCI水溶液。此微乳状液可为水溶液。此微乳状液可为W WO O型或型或O OW W型，型，O OW W型的微乳状液成本低，型的微乳状液成本低，W WO O型乳状液表面活性剂吸附损失少，抗盐能力强，二者谁为型乳状液表面活性剂吸附损失少，抗盐能力强，二者谁为优还得视具体情况而定。优还得视具体情况而定。整理ppt 对对微乳液相态及其变化微乳液相态及其变化的研究，将关系到的研究，将关系到驱油效率驱油效率的好坏。因此，研究的好坏。因此，研究各种因素各种因素( (盐浓盐浓度、醇、烷烃碳数、表面活性剂结构和温度度、醇、烷烃碳数、表面活性剂结构和温度) )对相图的影响，

56、找出内在规律，在尽量减小相对相图的影响，找出内在规律，在尽量减小相图中多相区面积，尽量不增加表面活性剂浓度的条件下图中多相区面积，尽量不增加表面活性剂浓度的条件下扩大混相驱的范围扩大混相驱的范围。当体系进入非。当体系进入非混相驱时，找出驱油效率高的微乳状液类型。混相驱时，找出驱油效率高的微乳状液类型。 微乳状液主要分三种体系微乳状液主要分三种体系：(1)WixmonI(1)WixmonI型体系型体系。该微乳状液分为单相微乳状液区和二。该微乳状液分为单相微乳状液区和二相区。在二相区内，微乳状液和油相成平衡，微乳状液为相区。在二相区内，微乳状液和油相成平衡，微乳状液为O OW W型。体系中油在上方

57、，微乳型。体系中油在上方，微乳状液在下方，所以也叫状液在下方，所以也叫下相微乳状液下相微乳状液。(2)Wirson(2)Wirson型体系型体系。该微乳状也分为单相微乳状液。该微乳状也分为单相微乳状液区和在二相区中，微乳状液和水相平衡，微乳状液为区和在二相区中，微乳状液和水相平衡，微乳状液为W WO O型。体系中水在下方。微乳液在型。体系中水在下方。微乳液在上方，故又称为上方，故又称为上相乳状液上相乳状液。(3)Winson(3)Winson型体系型体系。该微乳液比较复杂，有一个单相微乳状。该微乳液比较复杂，有一个单相微乳状液区，二个二相区。在三相区中，微乳状和水相、油相同时达到平衡，如果体系

58、总组成处液区，二个二相区。在三相区中，微乳状和水相、油相同时达到平衡，如果体系总组成处于三相区中的任一点时，将离析出油相、水相及对应组成的乳状液，其中油相在上方，水于三相区中的任一点时，将离析出油相、水相及对应组成的乳状液，其中油相在上方，水相在下方，微乳状液在中间，因而称之为相在下方，微乳状液在中间，因而称之为中相乳状液中相乳状液。在这三种类型的乳状液中，下相和在这三种类型的乳状液中，下相和上相微乳状液驱油效率相近，中相微乳状液的驱油效率最好上相微乳状液驱油效率相近，中相微乳状液的驱油效率最好。整理ppt 改变某一影响因素，就可使相图类型发生改变，因此就可能获得中相微乳状液，而其中改变某一影

59、响因素，就可使相图类型发生改变，因此就可能获得中相微乳状液，而其中改变盐浓度改变盐浓度是最方便的方法。是最方便的方法。 通过大量研究及分析表明，通过大量研究及分析表明，最佳含盐度最佳含盐度时的中相微乳状液有如下特点：时的中相微乳状液有如下特点：中相微乳状液与油的界面张力中相微乳状液与油的界面张力( (m-om-o) )和与水的界面张力和与水的界面张力( (m-wm-w) )相等；相等；增溶参数增溶参数V Vo o/V/Vs s和和V Vw wV Vs s相等。这时，表面活性剂对油和水有着最适宜的平衡关系；相等。这时，表面活性剂对油和水有着最适宜的平衡关系；表面活性剂的滞留量最小；表面活性剂的滞留量最小；在多孔介质中，油珠聚并的时间最短。表面活性剂和助表面活性剂在油水界面上的吸在多孔介质中，油珠聚并的时间最短。表面活性剂和助表面活性剂在油水界面上的吸附量达最大值，