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乳化液的粒子分散及电荷试验

在设计一个处理破乳剂液体系之前企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,我们有必要知道一些关于这个体系的事实企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。首先企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,应当确定系统变化的程度企鹅电竞|竞猜首页,这是一个连续不断的问题企鹅电竞|竞猜首页;故且桓鼋鼋鲈谟谏璞盖逑赐晔钡囊桓龈谋?如果清理在晚上进行,是倾倒水还是其它液体的大容积呢?是酸或碱液以任意间隔加入吗?在一个相当长的时期里企鹅电竞|竞猜首页,取出典型的试样企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,确定能被期望的那样的变化的程度企鹅电竞|竞猜首页,温度的变化是从白天到晚上呢企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,还是从冬天到夏天呢?

乳状液粒子大小分布

我们知道企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,乳状液中极细的粒子会慢慢沉淀下来企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,这对确定体系粒子大小的分布是有用的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。因为企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在通常情况下企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,粒子大小分布是不容易确定的企鹅电竞|竞猜首页。如果企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,聚结发生了企鹅电竞|竞猜首页,当你测量它的时候企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,分布就可以改变企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。有许多方法可以确定粒子大小企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。首先企鹅电竞|竞猜首页,体系的外表将提供一些线索企鹅电竞|竞猜首页。如果液滴大小超过200μm企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,单个的液滴是可见的企鹅电竞|竞猜首页;粒子大小介于10-100μm之间企鹅电竞|竞猜首页,将使乳状液显现乳白色企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页;从10-1μm显现蓝白色企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,从1-0.5μm显现烟灰色,再低企鹅电竞|竞猜首页,体系将是透明的。颜色是一般微粒大小的指示,但它不能真正地区分粒子大小的分布企鹅电竞|竞猜首页。详述粒子大小的分布方法以3个原则为基础企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。一个方法企鹅电竞|竞猜首页,使用显微镜在每一个大小范围记录液滴数目企鹅电竞|竞猜首页。另一个方法企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,应用沉淀物的速度与粒子大小的关系企鹅电竞|竞猜首页。第三个方法企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,以不用大小的液滴在不同方向发散光的事实为基础。
最古老的方法是以视觉观察为基础。乳状液试样放在显微镜下企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,或者每一大小范围的液滴数被直接计算企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在初次试验中企鹅电竞|竞猜首页,或者给试样显微照相,然后再印刷放大企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。每一液滴的大小展现在印刷体里企鹅电竞|竞猜首页,是被估计和记录过的。这是一个消耗时间和冗长乏味的过程。一些精制的方案和装置使得事情变得容易和迅速。
从散射数据可以得到一些粒子大小分布的印象企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。发散光线的角度和强度可反映粒子大小和形状。利用乳状液两相折射指数和光的波长也可测定粒子大小和尺寸。能够使用单色光确定折射指数。在单色散体系中,我们能够得到粒子大小企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,假设液滴是球形的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在真实的乳状液中物质粒子大小的分布比较复杂企鹅电竞|竞猜首页,使测量强度与反射角画图不一致企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。对一个单个大小的液滴企鹅电竞|竞猜首页,曲线显示了一系列最大和最小点企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,从这些数据。大小可以被计算出来企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,每一液滴的大小都有它自己的曲线企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在具有大小分布的乳状液里企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,所有这些曲线都是重叠的企鹅电竞|竞猜首页,这些方法的细节在一些文献中已有报道企鹅电竞|竞猜首页。
另一种确定粒子大小分布的方法是使用沉淀(作用)数据企鹅电竞|竞猜首页。我们先前已经陈述了stokes'定律企鹅电竞|竞猜首页,它也可以表达为:D=k(h/t)1/2企鹅电竞|竞猜首页,这里k=(18n/Gd1d2)1/2。因此企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,直径为D的粒子将在一定时间t内通过一段距离h企鹅电竞|竞猜首页。如果我们有悬浮的液滴,它们将是稳定的,在时间t后,所有的粒子比直径D大,将从悬浮物表面下降一个距离h企鹅电竞|竞猜首页。如果我们从表面测量在一定时间和距离内悬浮物质的量,我们就能计算大小分布,测量悬浮物质的量可能是一个问题,一方面,在测试房间内一个金属盘旋挂在灵敏度高的天平的一臂上企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,当液滴落在盘上,增加的质量可以测到,另一方面企鹅电竞|竞猜首页,小试样从不同深度在测量间歇中被取出,对悬浮物质直接分析,悬浮物质量的测量也能够通过确定混合物的密度获得企鹅电竞|竞猜首页。
有一种称作“Sedigraph”的仪器企鹅电竞|竞猜首页,它能得到固体颗粒的粒子大小企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。而且这种颗粒又被用于对乳状液的测定的许多例子中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,用校准x光线光束的办法,仪器可以确定粒子大小。这些粒子是随着时间的推移降低沉积速度的企鹅电竞|竞猜首页,这些仪器并不是为了用于乳状液而最终设计的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,但它已经试着用于O/W和W/O乳状液,在乳状液应用中企鹅电竞|竞猜首页,乳状液应该是稳定的企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,不易聚合企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。为了便于观察企鹅电竞|竞猜首页,在试验中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,对乳状液稀释要小心企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,不能导致不稳定性产生企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
另一种仪器是“Coulter counter”企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,它用于获得乳状液粒子大小分布数据企鹅电竞|竞猜首页。

乳状液的分散历程

一旦得到粒子大小分布企鹅电竞|竞猜首页,如何应用?我们想避免产生和破坏乳状液企鹅电竞|竞猜首页。如大小分布随时间变化企鹅电竞|竞猜首页,则乳状液可能被破坏企鹅电竞|竞猜首页。如当时
乳状液进行某种处理企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,它的大小分布变化则给出了设计过程的线索企鹅电竞|竞猜首页。
考虑到一种液体能被分散于另一种液体中企鹅电竞|竞猜首页,这包含着什么样的过程呢?液体的一部分几乎无滞流地流入另一种液体企鹅电竞|竞猜首页。它可以剧烈地流入。蒸汽可以被引入液体再液化企鹅电竞|竞猜首页,一种液体在另一种液体中的溶解能力会改变企鹅电竞|竞猜首页。搅动接触的两种液体企鹅电竞|竞猜首页,或是液体受其它的剪应力都会引起沉淀的发生企鹅电竞|竞猜首页。
讨论分散机理细节前企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,有必要回顾一下实验粒子大小分布不同的方法企鹅电竞|竞猜首页。不许运用哪种方法企鹅电竞|竞猜首页。最后得到的是一系列粒子大小范围的数目企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。常用测定这些数据的方法,是作一张半径--粒子坐标图。横坐标通常为半径企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。但也有直径对质量百分比图(或体积百分比),这有其特别用途企鹅电竞|竞猜首页。必须注意分清不同方法的不同意义企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,对于组成为10-l00μm液滴体系企鹅电竞|竞猜首页,每个直径为10企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、20企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、 30企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、40、50企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、60企鹅电竞|竞猜首页、70企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、80企鹅电竞|竞猜首页、90和100μm企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,这个图形看上去与图5(a)外形相似。如我们画的体积百分比-直径图企鹅电竞|竞猜首页,外形如图5(b)企鹅电竞|竞猜首页,如为累积的体积百分比-直径图企鹅电竞|竞猜首页。则像图5(c)。这些数据列于表2中,这是一种不通常的分布企鹅电竞|竞猜首页。但可得出一点企鹅电竞|竞猜首页,粒子直径平均为55μm,没有平均大小粒子企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
所有在15μm内的粒子仅占30%,其为总体积的24%企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。另一方面除去30%的最大粒子将除去总体积的74%。但同时企鹅电竞|竞猜首页,除去30%最
小的粒子只能占略多于1%的总体积企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
现在我们应看到一些机理企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,一种液体分散到另一种液体中企鹅电竞|竞猜首页。这些过程能产生哪种粒子的分布企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。对于第一个问题企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,一般认为是一种液体液滴总悬浮于另一种液体中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。假设系统是不变重力和完全静止的企鹅电竞|竞猜首页。液滴假设为球形之间企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,如果当液滴为扁长(香肠状或胶囊状)形时半径的大小企鹅电竞|竞猜首页,液滴将被割断(在脖子处)形成为两个小的液滴企鹅电竞|竞猜首页,这个过程被画于图6(a企鹅电竞|竞猜首页,b企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,d-f)中。典型的此过程将导致两个各为原体积一般的小液滴的产生企鹅电竞|竞猜首页,如过程中总具有更多的功能企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,液滴将破碎成几个点滴企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。
如液滴有足够的能量以克服在扁球形时的表面束缚力会向球形转变。然后破碎成几个液滴企鹅电竞|竞猜首页。此过程被描述在图6(c,g-i)中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在各种情况下大量的较小的卫星式液滴形成企鹅电竞|竞猜首页。
如一种液体部分注入另一液体企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,不能混合的液体几乎没有任何湍流出现,将形成圆筒形企鹅电竞|竞猜首页。圆筒形液滴不稳定企鹅电竞|竞猜首页,分裂为几个湍流企鹅电竞|竞猜首页,则分裂较快企鹅电竞|竞猜首页。新形成的液滴可相互碰撞,这样形成更多的小液滴,它们中的一些会再凝聚,在这些情况下,如液体以钢板企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、刀片或小刀刀锋一样以类似切割的形式冲撞表面,冲成扁球体,大量的小液滴会形成企鹅电竞|竞猜首页。


实际上这几种过程会同时存在。粒子分散过程的细节也受每相黏滞度企鹅电竞|竞猜首页、系统剪切力企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页、界面能量和液态粒子或溶解物质的影响企鹅电竞|竞猜首页。
这些分散过程中的每一种都趋向于产生典型的粒子大小分布。慢慢将油滴漏入具有较小剪切力的水溶液系统中将导致大点滴的产生企鹅电竞|竞猜首页。
黏性分散相倾向于产生大的液滴企鹅电竞|竞猜首页。从尖端分离开的液滴趋于几乎相同的尺寸企鹅电竞|竞猜首页,并产生小液滴企鹅电竞|竞猜首页。由于剪切力的存在而产生较小的液滴并加宽起分布企鹅电竞|竞猜首页。所用剪切力越大转变成较小尺寸粒子的分布越多企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,但只能达到某一点,在亚微粒子范围中粒子尺寸的产生企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。需要特殊的条件企鹅电竞|竞猜首页。由自乳化作用。冷凝技术和高剪切力超声波搅拌都可能获得亚微粒子企鹅电竞|竞猜首页。这就意味着如果想试着进行破乳作用问题的研究企鹅电竞|竞猜首页,则可能推断出产生这个问题的方法企鹅电竞|竞猜首页。如果粒子尺寸小于10μm并分布很窄企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,则可能猜想乳化剂存在于内相中企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,如果分布是宽的并有许多大尺寸液滴,通过激烈的搅拌就会很容易地解决这种稳定作用的乳状液企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,多模式分布可推断出有几个原因产生企鹅电竞|竞猜首页。粒子大小分布随时间的变化指出这个体系固有稳定性企鹅电竞|竞猜首页。

颗粒电荷试验

测得乳状液的另一个特性是粒子电荷企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,液滴可有几种方式获取电荷企鹅电竞|竞猜首页。如果有离.5乳化剂存在,则乳化剂吸附在粒子上并分布其电荷企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。如外相是绝缘的则液滴可获得静电荷企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。由于外部磁场或电场而在液滴上获得电荷。对于水包油型乳状液粒子上的电荷是确定乳化剂类型的非常好的线索企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。我们以前提到过粒子电荷测验者验证乳状液类型的方法企鹅电竞|竞猜首页。这种方法在沥青铺路工业得到发展企鹅电竞|竞猜首页。最初,大部分沥青乳状液用阴离子乳化剂如油酸铵企鹅电竞|竞猜首页、油酸钠制备企鹅电竞|竞猜首页。这些乳化剂把负电荷分布到沥青粒子上企鹅电竞|竞猜首页,最近时期阳离子乳化剂逐渐应用企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,在乳状液中沉浸两个电极并用低电压直流电通过乳状液使液滴吸到阴极或阳极企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页。这样可测到粒子电荷企鹅电竞|竞猜首页。当然,粒子电荷能提供所涉及的乳化剂稳定剂的线索企鹅电竞|竞猜首页企鹅电竞|竞猜首页,粒子电荷测试的用途限制在外相导电的乳状液企鹅电竞|竞猜首页。

 

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