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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

更新更新時間:2022-07-01      點擊次數(shù):2563

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       生活中我們會看到各種各樣復雜的分散體,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,脂肪,乳糖,維生素,礦物質等。不溶性的蛋白質會出現(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,瀝青質等幾種主要組分,瀝青質的沉積和油相的破乳往往是研究的重點。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導致的既有沉降行為,又有上浮/漂浮行為的復雜多組分分散體,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行失穩(wěn)研究。以期可以為相關應用的客戶提供參考。

1,測試原理

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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間連續(xù)監(jiān)測并反應樣品的透光率變化,從而形成樣品在分離過程的空間和時間透光率圖譜。


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溶解在超純去離子水中制備表面活性劑溶液。分別準備不同體積分數(shù)的油相,在向表面活性劑溶液中添加油后,使用均質機以20000 rpm的速度進行剪切混合90秒。將不同體積分數(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,制備具有預定分數(shù)的油滴和SiO2顆粒的乳化漿料。

2,3,測試儀器:LUMiFuge


3,實驗結果

3.1,透光率圖譜

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


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,對應圖3透光率圖譜隨時間的變化。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

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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)在相應的體積分數(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。

                

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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顆粒體積分數(shù)對不同油滴體積分數(shù)的乳化漿料中油滴上浮系數(shù)的影響

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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展示了油滴體積分數(shù)對不同SiO2顆粒體積分數(shù)的乳化漿料中顆粒沉降系數(shù)的影響。從圖5和6可得出結論:上浮和沉降系數(shù)隨乳化漿液中Si02顆粒或油滴體積分數(shù)的增加而增加。


4,小結

     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。


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