摘要:我們通過研究不同表面活性劑體系高效化學(xué)破乳劑的合成與復(fù)配以及液液兩相乳狀液的形成、穩(wěn)定、凝聚、消除機(jī)理，探討了乳狀液穩(wěn)定性的影響因素，乳狀液消除的機(jī)制。研究了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的表面活性劑，對生物乳化體系消除的機(jī)理和乳化消除的動(dòng)力學(xué)過程。通過研究不同表面活性劑復(fù)配后協(xié)同破乳化的機(jī)制，破乳劑與助溶劑、穩(wěn)定劑等添加試劑之間的相互作用及配伍性，篩選得到高性能適合系列復(fù)合破乳劑，同時(shí)考察了無機(jī)鹽離子、溫度等因素對破乳效果的影響。針對不同的生物乳化體系，考察了不同生物質(zhì)成分與表面活性劑成分作用的機(jī)制，研究針對不同生物質(zhì)體系**適破乳劑復(fù)配技術(shù)。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程及原材料研究了高效復(fù)合化學(xué)破乳劑的現(xiàn)場應(yīng)用工藝。
關(guān)鍵詞:乳化 去乳化 乳化劑 液體 研究
前言:乳化是一種液體以極微小液滴均勻地分散在互不相溶的另一種液體中的作用。乳化是液-液界面現(xiàn)象，兩種不相溶的液體，如油與水，在容器中分成兩層，密度小的油在上層，密度大的水在下層。若加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┰趶?qiáng)烈的攪拌下，油被分散在水中，形成乳狀液，該過程叫乳化。乳化液是指**少有一種液體以液珠的形式分散在另一種液體中形成的一種高度分散的非均相體系。乳化壓裂液是20世紀(jì)70年代發(fā)展起來的壓裂液體系，分為水包油乳化壓裂液和油包水乳化壓裂液兩種類型。乳化體系具有良好的增粘能力，粘度調(diào)節(jié)方便，濾失量低等特點(diǎn)，在20世紀(jì)70年代中期到80年代有較快的發(fā)展，并作為經(jīng)濟(jì)有效的壓裂液使用于低壓油氣藏。水包油乳化壓裂液具有比油包水乳化壓裂液摩阻小、流變性便于調(diào)節(jié)、易返排的優(yōu)點(diǎn)，在我G新疆、吐哈等油田多次施工并取得了一定的效益。
理論上，油相和水相在沒有表面活性物質(zhì)的作用下，是不會(huì)發(fā)生乳化作用的，但在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)大慶原油與水在一定程度上都發(fā)生了乳化作用.實(shí)驗(yàn)采用4種不同的水源分別與原油混合振蕩發(fā)生了乳化作用，從各種水源與油的界面張力、原油黏度以及原油的組分和各種水源的礦化度等方面進(jìn)行了研究和探討。這些研究對于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)原油與水的乳化作用，涉及的相態(tài)變化以及認(rèn)識(shí)和了解驅(qū)油機(jī)理具有重要的理論和實(shí)際意義。^[1]
一、 乳化的理論與原理
    乳狀液是化妝品中**廣泛的劑型，從水樣的流體到粘稠的膏霜等。因此，乳狀液的討論對化妝品的研究和生產(chǎn)及保存和使用有著極其重要的意義。
乳化原理 在制備乳狀液時(shí)，是將分散相以細(xì)小的液滴分散于連續(xù)相中，這兩個(gè)互不相溶的液相所形成的乳狀液是不穩(wěn)定的，而通過加入少量的乳化劑則能得到穩(wěn)定的乳狀液。對此，科學(xué)工作者從不同的角度提出了不同的理論解釋，這些乳狀液的穩(wěn)定機(jī)理，對研究，生產(chǎn)乳狀液的化妝品有著重要的理論指導(dǎo)意義。
二、乳化技術(shù)與方法
乳狀液是由水相和油相所組成的，乳狀液的制備一般是先分別制備出水相和油相，然后再將它們混合而得到乳狀液。
乳化方法 制備乳狀液的乳化方法，除了前述的初生皂法、劑在水中法、劑在油中法之外，還有油、水混合法，轉(zhuǎn)相乳化法，低能乳化法低能乳化法簡記為LEE。^[2]
三、影響乳化的各種因素
1、乳化設(shè)備
制備乳狀液的機(jī)械設(shè)備主要是乳化機(jī)，它是一種使油、水兩相混合均勻的乳化設(shè)備，目前乳化機(jī)的類型主要有三種：乳化攪拌機(jī)、膠體磨和均質(zhì)器。乳化機(jī)的類型及結(jié)構(gòu)、性能等與乳狀液微粒的大小（分散性）及乳狀液的質(zhì)量（穩(wěn)定性）有很大的關(guān)系。一般如現(xiàn)在還在化妝品廠廣泛使用的攪拌式乳化機(jī)，所制得的乳狀液其分散性差。微粒大且粗糙，穩(wěn)定性也較差，也較易產(chǎn)生污染。但其制造簡單，價(jià)格便宜，只要注意選擇機(jī)器的合理結(jié)構(gòu)，使用得當(dāng)，也是能生產(chǎn)出一般復(fù)合質(zhì)量要求的大眾化的化妝品的。膠體磨和均質(zhì)器是比較好的乳化設(shè)備。近年來乳化機(jī)械有很大進(jìn)步，如真空乳化機(jī)其制備出的乳狀液的分散性和穩(wěn)定性**。格里芬（Griffin）曾對不同類型乳化機(jī)與乳狀液粒徑大小分布關(guān)系進(jìn)行過試驗(yàn)研究，其結(jié)果如下表。乳化設(shè)備與微粒粒徑分布關(guān)系乳化機(jī)類型 微粒大小范圍（微米）1％乳化劑 5％乳化劑 10％乳化劑推進(jìn)式攪拌渦輪式攪拌器膠體磨均質(zhì)器。
2、溫度
乳化溫度對乳化好壞有很大的影響，但對溫度并無嚴(yán)格的限制，如若油、水皆為液體時(shí)，就可在室溫下依借攪拌達(dá)到乳化。一般乳化溫度取決于二相中所含有高熔點(diǎn)物質(zhì)的熔點(diǎn)，還要考慮乳化劑種類及油相與水相的溶解度等因素。此外，二相之溫度需保持近相同，尤其是對含有較高熔點(diǎn)（70℃以上）的蠟、脂油相成分，進(jìn)行乳化時(shí)，不能將低溫之水相加入，以防止在乳化前將蠟、脂結(jié)晶析出，造成塊狀或粗糙不均勻乳狀液。一般來說在進(jìn)行乳化時(shí)，油、水兩相的溫度皆可控制在75℃－85℃之間，如油相有高熔點(diǎn)的蠟等成分，則此時(shí)乳化溫度就要高一些。另外在乳化過程中如粘度增加很大，所謂太稠而影響攪拌，則可適當(dāng)提高一些乳化溫度。若使用的乳化劑具有一定的轉(zhuǎn)相溫度，則乳化溫度也**好選在轉(zhuǎn)相溫度左右。乳化溫度對乳狀液微粒大小有時(shí)亦有影響。如一般用脂肪酸皂陰離子乳化劑，用初生皂法進(jìn)行乳化時(shí)，乳化溫度控制在80℃時(shí)，乳狀液微粒大小約1.8－2.0μm，如若在60℃進(jìn)行乳化，這時(shí)微粒大小約為6μm。而用非離子乳化劑進(jìn)行乳化時(shí)，乳化溫度對微粒大小影響較弱。#p#分頁標(biāo)題#e#
3、乳化時(shí)間
乳化時(shí)間顯然對乳狀液的質(zhì)量有影響，而乳化時(shí)間的確定，是要根據(jù)油相水相的容積比，兩相的粘度及生成乳狀液的粘度，乳化劑的類型及用量，還有乳化溫度，但乳化時(shí)間的多少，是為使體系進(jìn)行充分的乳化，是與乳化設(shè)備的效率緊密相連的，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)來確定乳化時(shí)間。如用均質(zhì)器（3000轉(zhuǎn)/分鐘）進(jìn)行乳化，僅需用3－10分鐘。
4、攪拌速度
乳化設(shè)備對乳化有很大影響，其中之一是攪拌速度對乳化的影響。攪拌速度適中是為使油相與水相充分的混合，攪拌速度過低，顯然達(dá)不到充分混合的目的，但攪拌速度過高，會(huì)將氣泡帶入體系，使之成為三相體系，而使乳狀液不穩(wěn)定。因此攪拌中必須避免空氣的進(jìn)入，真空乳化機(jī)具有很優(yōu)越的性能。
四、乳化劑的選擇原則
（1）選用憎水基與被乳化物質(zhì)相似的乳化劑；
（2）選擇幾種乳化劑混合；
（3）選擇易溶解的乳化劑；
（4）選擇親水性較好的乳化劑和親油性較好的乳化劑混合使用；
（5）使用同一憎水基原料制成的不同親水性的同系復(fù)合乳化劑；
（6）制備O/W狀液以水溶性乳化劑為主，其余各乳化劑用量按HLB順序在主乳化劑兩側(cè)成倍遞減；
（7）復(fù)合乳化劑的HLB值應(yīng)大體跟乳化的油性物質(zhì)相同。^[3、4]
五、去乳化與強(qiáng)力去污乳化劑
根據(jù)乳化的程度和乳濁液的形式，采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄈコ榛F(xiàn)象，如采用過濾或離心，加熱、稀釋、加電解質(zhì)等方法。是一種由高濃縮表面活性劑合成的低泡沫油污乳化劑，與主洗粉配合使用可有效去除工裝、臺(tái)布、餐巾上的重油污垢，可防止毛巾、床單等織物的污垢再沉淀，提高所洗織物的洗滌質(zhì)量。^[5]
乳化劑一般是表面活性劑與礦物油和油脂的混合物，但也可以溶于水。它可以通過把油和油脂分解成非常細(xì)小的顆粒而將其形成的污垢從面料驅(qū)逐下來。一旦乳化在水中，油和油脂即可通過稀釋作用被移除。
乳化劑有助于在洗滌過程中去除衣物上粘著的礦物質(zhì)油或油脂。如果和適量的堿和洗滌劑混合則可以用來去除汽油。堿和喜油的表面活性劑相結(jié)合可以將油和油脂形成的小珠分解成非常細(xì)小的顆粒。之后，乳化劑就會(huì)將其包圍并在其表面形成—層奶狀物質(zhì)。這樣在乳化和溶入水之后，油和油脂就會(huì)通過稀釋作用而被去除了。^[6]
六、乳化和去乳化
乳化屬于膠體化學(xué)范疇，是指一種液體以西小液滴（分散相）的形式分散在另一個(gè)不相容的液體（連續(xù)相）中，這種現(xiàn)象屬于乳化現(xiàn)象，生成這種液體成為乳狀液或乳濁液。
在液液萃取的過程中，往往會(huì)在兩項(xiàng)界面產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，這種現(xiàn)象對萃取的過程是不利的，給料液的分離帶來了麻煩，即使采用離心機(jī)，也難將兩相完全分離，如果萃取后的廢水效價(jià)過高（夾帶溶媒），崗位收率就會(huì)降低，經(jīng)萃取的一次BA夾帶濾液，造成后續(xù)工序的精致困難。^[7]    
研究了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的表面活性劑，對生物乳化體系消除的機(jī)理和乳化消除的動(dòng)力學(xué)過程。通過研究不同表面活性劑復(fù)配后協(xié)同破乳化的機(jī)制，破乳劑與助溶劑、穩(wěn)定劑等添加試劑之間的相互作用及配伍性，篩選得到高性能適合系列復(fù)合破乳劑，同時(shí)考察了無機(jī)鹽離子、溫度等因素對破乳效果的影響。針對不同的生物乳化體系，考察了不同生物質(zhì)成分與表面活性劑成分作用的機(jī)制，研究針對不同生物質(zhì)體系**適破乳劑復(fù)配技術(shù)。^[8]
總結(jié)：在生物萃取分離體系（微生物發(fā)酵、動(dòng)、植物細(xì)胞中有效成分分離）中，乳化是一種常見的現(xiàn)象。我們通過研究不同表面活性劑體系高效化學(xué)破乳劑的合成與復(fù)配以及液液兩相乳狀液的形成、穩(wěn)定、凝聚、消除機(jī)理，探討了乳狀液穩(wěn)定性的影響因素，乳狀液消除的機(jī)制。研究了不同化學(xué)結(jié)構(gòu)的表面活性劑，對生物乳化體系消除的機(jī)理和乳化消除的動(dòng)力學(xué)過程。通過研究不同表面活性劑復(fù)配后協(xié)同破乳化的機(jī)制，破乳劑與助溶劑、穩(wěn)定劑等添加試劑之間的相互作用及配伍性，篩選得到高性能適合系列復(fù)合破乳劑，同時(shí)考察了無機(jī)鹽離子、溫度等因素對破乳效果的影響。針對不同的生物乳化體系，考察了不同生物質(zhì)成分與表面活性劑成分作用的機(jī)制，研究針對不同生物質(zhì)體系**適破乳劑復(fù)配技術(shù)。結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程及原材料研究了高效復(fù)合化學(xué)破乳劑的現(xiàn)場應(yīng)用工藝。