LUMiFuge穩(wěn)定性分析儀評估乳化漿料中顆粒的沉降和油滴的上浮特性

       生活中我們會看到各種各樣復(fù)雜的分散體，不僅僅是以單純的乳液和懸浮液的形式存在。如牛奶的主要成分是蛋白質(zhì)，脂肪，乳糖，維生素，礦物質(zhì)等。不溶性的蛋白質(zhì)會出現(xiàn)沉降和絮凝，脂肪會出現(xiàn)上浮和聚并等不穩(wěn)定現(xiàn)象的出現(xiàn)。再比如原油中有油質(zhì)，瀝青質(zhì)等幾種主要組分，瀝青質(zhì)的沉積和油相的破乳往往是研究的重點(diǎn)。油滴和顆粒之間還會存在相互作用，固體顆粒吸附到油水界面還可以起到乳化穩(wěn)定的作用。對于這些既有固體顆粒，又有液滴，或者顆粒和連續(xù)相的密度存在各種差異等原因?qū)е碌募扔谐两敌袨?，又有上?漂浮行為的復(fù)雜多組分分散體，如何表征其穩(wěn)定性，甚至分別去比較沉降和上浮行為，對材料利用和產(chǎn)品開發(fā)來說是很重要的。

       本文利用光照式離心穩(wěn)定性分析儀，對含有油滴和二氧化硅顆粒的乳化漿液進(jìn)行失穩(wěn)研究。以期可以為相關(guān)應(yīng)用的客戶提供參考。

1，測試原理

Fig.1 Test principle

使用近紅外光源（或多光源系統(tǒng)）不斷照射整個樣品，與之平行的檢測器隨時(shí)間連續(xù)監(jiān)測并反應(yīng)樣品的透光率變化，從而形成樣品在分離過程的空間和時(shí)間透光率圖譜。

2，樣品和測試

2，1，樣品材料：O/W乳液中作為分散相的油為煤油，密度為787 kg/m3。陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）用于穩(wěn)定O/W乳液。固體顆粒為二氧化硅（SiO2），形狀不規(guī)則，密度2580 kg/ m3。陰離子表面活性劑十二烷基硫酸鈉（SDS）用于穩(wěn)定SiO2懸浮液。

2，2，乳化漿料制備：將0.3%的SDS溶解在超純?nèi)ルx子水中制備表面活性劑溶液。分別準(zhǔn)備不同體積分?jǐn)?shù)的油相，在向表面活性劑溶液中添加油后，使用均質(zhì)機(jī)以20000 rpm的速度進(jìn)行剪切混合90秒。將不同體積分?jǐn)?shù)的SiO2加入0.3%的SDS的表面活性劑溶液，通過超聲分散。將O/W乳液, SiO2懸浮液以250 rpm的攪拌速度混合10 min，制備具有預(yù)定分?jǐn)?shù)的油滴和SiO2顆粒的乳化漿料。

2，3，測試儀器：LUMiFuge

3，實(shí)驗(yàn)結(jié)果

3．1，透光率圖譜

Fig.2 Schematic diagram of centrifugal flotation and sedimentation of the emulsion-slurry

Fig.3 Typical change with time in NIR light transmission

圖2是乳化劑漿料中SiO2顆粒的沉降和油滴上浮過程示意圖，對應(yīng)圖3透光率圖譜隨時(shí)間的變化。我們可以很清楚地看到中間部分澄清度升高的過程。

3．2，界面追蹤

Fig.4 Flotation curve of oil droplets and sedimentation curve of SiO2 particles in the centrifugal separation of the emulsion-slurry, O/W emulsion, and SiO2 suspension

圖4是乳化漿料、水包油乳液和SiO2懸浮液在離心分離過程中油滴的上浮曲線和SiO2顆粒的沉降曲線。我們可以發(fā)現(xiàn)在相應(yīng)的體積分?jǐn)?shù)下，乳化漿料中油滴的上浮和SiO2顆粒的沉降速度均大于其在單一分散體（水包油乳液和SiO2懸浮液）中的行為。

Fig5 Effect of SiO2 particle volume fraction on the flotation coefficient of the oil droplets in the emulsion-slurry at different oil droplet volume fractions

圖5展示了SiO2顆粒體積分?jǐn)?shù)對不同油滴體積分?jǐn)?shù)的乳化漿料中油滴上浮系數(shù)的影響

Fig6 Effect of oil droplets volume fraction on the sedimentation coefficient of the SiO2 particle in the emulsion-slurry at different SiO2 particle volume fractions

圖6展示了油滴體積分?jǐn)?shù)對不同SiO2顆粒體積分?jǐn)?shù)的乳化漿料中顆粒沉降系數(shù)的影響。從圖5和6可得出結(jié)論：上浮和沉降系數(shù)隨乳化漿液中Si02顆?；蛴偷误w積分?jǐn)?shù)的增加而增加。

4，小結(jié)

     利用光照離心式穩(wěn)定性分析儀，可快速且有效地研究乳化漿料中油滴的上浮和顆粒的沉降特性。