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陶瓷膜乳化法制备单分散乳状液的研究及应用

吴俊  
【摘要】: 乳状液液滴尺度的控制对于维持乳状液稳定性及赋予其新的功能是非常重要的。本文采用陶瓷膜乳化技术制备均匀乳状液体系,在此基础上制备出规整TiO_2陶瓷材料。 单分散水包油(O/W)乳状液的制备及操作条件的优化。采用平均孔径1.5μm的α-Al_2O_3陶瓷膜为分散介质,反渗透水为连续相,十二烷基硫酸钠(SDS)为水相表面活性剂,甲苯为分散相,制备出粒径分布较窄,分散相通量较高的单分散O/W乳状液。实验表明,搅拌转速及过膜压差对乳状液平均粒径及分布有显著影响,分散相通量随着过膜压差的增大基本呈线性增加的趋势;表面活性剂SDS的加入有效降低了甲苯/水体系的界面张力,阻止乳状液聚并,使乳状液稳定。当搅拌转速为420rpm,过膜压差为0.04MPa,SDS浓度为2%,温度为20℃的条件下制得的乳状液呈单峰分布,平均粒径为23.6μm,粒径分布(span)为0.689,分散相通量为25L.m~(-2).h~(-1),甲苯/水体系的界面张力(34.28mN.m~(-1))降为2.80mN.m~(-1);搅拌转速为224rpm,过膜压差为0.04MPa,SDS浓度为2%,温度为20℃时,乳状液相对粘度(μr)与分散相体积分数(φ)之间的关系为:μr = 0 .99+4.67φ+42.85φ~2;在一定的操作条件下,乳状液粘度随乳状液平均粒径的增大而线性下降,但下降的幅度不大;在平均粒径相同时,粘度随体积分数增加而增大;对于不同的体积分数,粘度随粒径的变化幅度不同,体积分数越大,变化幅度越大。 单分散油包水(W/O)乳状液的制备及表面活性剂对膜法制乳的影响。采用平均孔径0.16μm的亲水性ZrO_2陶瓷膜为乳化介质直接制备W/O乳状液,实验以煤油为连续相,加入不同类型及浓度表面活性剂的反渗透水为分散相。结果表明,在分散水相中加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备的乳状液单分散效果最好;表面活性剂可以降低水/油体系界面张力,但不同类型表面活性剂降低水/油体系界面张力的幅度不同,阳离子表面活性剂CTAB下降速度最快;随着阳离子表面活性剂CTAB浓度的增大,乳状液粒径逐渐减小且越来越均一,分散相通量逐渐增加。当搅拌转速为490rpm,过膜压差为0.10MPa,分散水相中加入浓度为1×10-4mol.L~(-1)的阳离子表面活性剂CTAB,制得的乳状液平均粒径为1.18μm,分散系数α为0.30,为单分散型乳状液,分散相通量为137L.m~(-2).h~(-1),相应的水/煤油体系界面张力(34.56 m N.m~(-1))降至12.03 m N.m~(-1),在相同条件下,用3000 rpm的高剪切混合器制备的乳状液平均粒径为3.71μm,分散系数α为0.61,为多分散型乳状液。 对称的莫来石支撑体制备单分散W/O乳状液。研究了搅拌转速、过膜压差


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