第八章乳状液与泡沫
第八章 溶胶

3cV r 4n
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超显微镜是根据丁铎尔效应而设计的可看到胶体粒子 的存在及运动的显微镜. 与普通显微镜的差别是强光源照射, 在与入射光垂直的方向上及黑暗视野条件下观察.
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第四节
溶胶的动力学性质
用分子运动论的观点, 研究胶体粒子的无规则运动以及由 此而产生的扩散, 渗透等现象, 研究胶粒在重力场作用下, 粒子 浓度随高度的变化规律. 一、布朗(Brown)运动: 溶胶中的分散相粒子的不停息地作无 规则的运动,这种现象是植物学家(Brown)于1827年首先从水 中悬浮花粉的运动中观察到的. 用超显微镜可以观察布朗运动.
四、超显微镜测定胶体粒子的大小
在超显微镜下看到的是粒子的散射光的影像, 其大小比胶 体粒子本身的投影大数倍之多. 粒子的平均大小可以估算. 设用超显微镜测出体积为V的溶胶中粒子数为n ,而已 知分散相的浓度为c ,则在所测体积V中,胶粒的总质量为 cV ,每个胶粒的质量为cV/n ;假设粒子是半径为r 的球形, 粒子密度为 ,则由 cV/n = (4/3) r3 即可求得胶粒的平均半径:
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丁铎尔效应
由于溶胶的高度分散性和多相不均匀性, 当一束波长大 于溶胶分散相粒子尺寸的入射光照射到溶胶系统, 可发生散 射现象-丁铎尔现象.
透 镜 光 源
溶胶
• 丁铎尔效应
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第三节 溶胶的光学性质
一、光的吸收、散射和反射 • 当入射光的频率与分子的固有频率相同时, 发生光的吸收. • 当光束与体系不发生任何相互作用时, 则可透过. • 当入射光的波长小于分散粒子的尺寸时, 则发生光的反射. • 若入射光的波长大于分散粒子的尺寸时, 则发生光的散射. 可见光波长在400~700nm范围内, 大于一般胶体粒子的尺寸 (1~100)nm, 可发生光的散射. 光的振动频率高达1015Hz, 光的照射相当于外加电磁场作用于 胶体粒子, 使围绕分子或原子运动的电子被迫产生振动, 而质量达 大于电子的原子核是无法跟上如此高频率的振动的, 这样被光照射 的微小晶体上的每个分子, 便以一个次级光源的形式, 向四面八方 辐射出与入射光有相同频率的次级光波. 丁铎尔现象的实质是光 的散射作用. 丁铎尔效应又称为乳光效应, 散射光的强度可由瑞利 00-7-28 10 公式计算.
乳状液(emulsion)

——界面张力差理论 一个界面膜必有两个面,故有两个σ。σ较 大的相易成为分散相。因这样可减少该面的面积,结果是在高σ这 边的液体就成了内相(分散相) ——乳状液制备工艺 例,玻璃类亲水性容器中乳化易形成O/W 型,塑料类亲油性容器中,易形成W/O型 ——相体积理论 量较多者易为分散相。界限:0.7402
(2)乳化炸药的主要组分 )
——无机盐的水溶液 热溶解于水形成 作为分散相,提供氧化剂,一般由硝酸铵加
——碳质燃料 作为分散介质,提供还原剂。粘度合适的石油产品 均可选作碳质燃料。选择原则:既要形成稳定的W/O乳状液,又要 使乳化系统在确定的温度下变得稠厚,不能流动:柴油、重油、机 油、凡士林、复合蜡等。多与乳化剂一起溶解后,再与氧化剂乳化 2012-5-2 13
关于答疑与考试
2012-5-2
14
请弹技02级全体同学 请弹技 级全体同学 接受江棂和白晨艳的衷心祝愿
祝大家 身体好,学习好,素质高 今后能为祖国的强盛,为自己美好的前 程努力工作
2012-5-2
2004年6月16日全部结束
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●电破乳 常用于W/O型乳状液的破乳:高压电场中,极 性乳化剂分子转向而降低界面膜的强度。同时,水滴极化后相互吸 引排成一串。当电压升至一定强度(一般在2000V/cm以上)时,小 液滴瞬间聚结成大水滴而破乳 ●表面活性剂破乳 是目前工业上最常用的破乳方法。选择 能强烈吸附于油—水界面上的表面活性剂,如异戊醇,顶走原来的 乳化剂,在油—水界面形成新膜,但新膜的强度比原乳化剂形成的 膜降低很多,因而容易失去稳定性而破乳。这种表面活性剂叫破乳 剂 ——除以上方法外,还有离心法、超声波法等。实际是多种方法 并用。如原油破乳,加热、电场和添加破乳剂三者同时进行
第八章_乳状液与泡沫

c. 油/水
固/油 固/水 固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状液液类型
由立体几何计算,最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%,若分散相体积大于74.02%时,乳状液会破坏 变型。 水<26%时,只能形成W/O 乳状液 水>74%时,只能形成O/W 乳状液 水26~74%时,则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下,液球大小不一,甚至内相是多面体结 构,则相体积和类型的关系不符合上述规律。
第八章 乳状液与泡沫
1
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液:是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中
形成的体系。 分散的液球一般大于0.1μm,其稳定性因为表活剂或固体粉末的
存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相(分
散相或不连续相),另一相称外相(分散介质或连续相)。 乳状液总有一相是水(或水溶液),以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体,简称为“油”相,以O表示。外相为水,内相为油 的乳状液称为水包油乳状液,用“O/W”表示,内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液,用“W/O”表示。
§8-8 乳状液的不稳定性—分层-变型-破乳
一、变型的影响
1、乳化剂类型的变更 按楔子理论,乳化剂的构型是决定乳状液类型的重要因 素,如果某一乳化剂从一种构型转变为另一种构型,就会导 致乳状液的变型。例如,用钠皂稳定的乳状液是O/W型的, 加入足够量的二价正离子(如Ca2+、Mg2+等)或三价正离子 (或Al3+)能使乳状液变成W/O型。这是因为有下列化学反 应发生: 2Na·皂+Mg2+ → Mg·皂+2Na+ 2、相体积的影响 从相体积与乳状液的类型关系已知,乳状液的内相体积 占总体积的74%以下的体系是稳定的,如果再不断加入内相 液体,其体积超过74%,内相有可能将转变为外相,乳状液 就发生变型。
【界面化学-课件】第11讲 乳状液和泡沫

液珠稍小于入射波长时,光的散射作用变得显著,体系 呈半透明状。
当液珠比入射光的波长小得多时,光可以完全透过,此 时为透明溶液,上述情况发生于液珠小于0.l m时,即所谓 的“微乳状液”中,其性质已不同于一般的乳状液。
h是一常数,代表乳化剂的水化作用对液珠有效体积的增 量,对所有的乳状液h约为1.3。
一、乳状液的一般介绍
但实际上h 与乳化剂的化学性质、浓度和连续相
乳状液
分类
水包油型乳状液 ——水为连续相,油分散在其中,如牛奶。 (O/W)
油包水型乳状液 ——油为连续相,水分散在其中,如含水原油。 (W/O)
多重乳状液 ——分散相的液滴中包含有连续相液体的细小液珠。
多重乳状液
一、乳状液的一般介绍
多重乳状液
水包油包水型 ——油分散在水相中, (W/O/W) 而油滴中又有小水珠。
其中,——乳状液粘度; 0——外相粘度; ——内相体积分数。
一、乳状液的一般介绍
局限 对于大多数用离子型乳化剂形成液态吸附膜的乳状 液,即使内相体积分数很低,上式的应用也有限制,因 为此时乳状液的分散相不能看做刚性球体。 若考虑到液珠形变和内相粘度的影响,对上式修正
修正 后,可得到下式:
式中i 为乳状液内相粘度,该式适合于r(相对粘度) 在1~6之间, 最高到0.16的体系。
根据分布曲线随时间变化的快慢可以衡量乳状液稳定性的大小。 乳状液颗粒大小的分布与油、水相的性质,乳化剂的性质和含量, 乳化的方式,以及进行乳化的温度有关。近代的仪器已能直接测量液殊 的大小,并自动给出分布曲线,根据曲线随时间的变化可知乳状液的稳 定程度。
第八章 染整用水

第八章染整用水、表面活性剂和练漂助剂§8.1染整用水染整加工过程中,水是染料及助剂最理想的溶剂和载体,水的质量直接影响成品的质量和锅炉使用效率及染化料、助剂的消耗。
一染整用水的质量要求(一)水源地表水:江河湖水等,携带有机无机物质,含量随气候、雨量地质等变化悬浮杂质含量高,矿物质含量少,处理比较容易地下水:泉水、井水,由于土壤的过滤作用,悬浮杂质含量少,但矿物质高,水质处理较困难(二)水的硬度硬度是染整用水的主要监测指标含义:表示水中该Ca2+、Mg2+ 等盐类杂质含量的多少。
盐类杂质含量越多,硬度越高。
暂时硬度:经过煮沸,水中的杂质能以沉淀的形式而析出,其硬度为永久硬度:不能用煮沸的方法,必须经过化学处理才能除去所含杂质的水,其硬度为表示方法:以一百万份水中所含碳酸钙的份数来表示,简称ppm(三)水质指标染整用水要求无色、无臭、透明pH在6.5~7.4项目ppm(mg/L)总硬度0~60铁< 0.1锰<0.1碱度35~64溶解的固体物质65~150二水中杂质对染整加工的危害1 白色品种不白或白度不持久,有色品种色光不纯正、不鲜艳、色牢度降低2 含钙镁离子的水,能与肥皂或某些染化料结合形成沉淀物,增加助剂的消耗量,且沉淀物会沉积到织物表面,对织物的手感、色泽、色泽均匀度产生不良影响。
3 含铁盐(锰盐)的水,会使织物表面泛黄甚至产生铁锈,铁盐还能催化双氧水分解,影响漂白效果,并使纤维氧化脆损。
4含钙镁离子的水,由于能与某些染料形成沉淀,致使过滤性染色的加工过程不能顺利进行。
5 含有过多氯化物的水会影响织物的白度和色牢度6 煮练过程中使用硬水,处理厚的织物的吸水性会明显降低并影响煮练的质量,织物表面形成不易洗去的钙斑。
三硬水的软化软化的目的:根据需要采用适当的方法降低水中的钙镁离子的含量,使硬水软化为软水,软水剂法软化方法离子交换法(一)软水剂法用化学药品作为软水剂,与水中的钙镁离子作用或生成不容性沉淀使之从水中去除,或形成稳定的可溶性络合物,降低水的硬度1 沉淀法常使用石灰和纯碱,使水中的Ca2+,Mg2+离子分别形成CaCO3和Mg(OH)2沉淀而从水中除去,降低水的硬度。
第八章 乳状液2015.8

5. 原油破乳剂特点
①能将原来的乳化剂从液滴界面上顶替出来,而自身又不能 形成牢固的保护膜。
②能使原来作为乳化剂的固体粉末(如沥青质粒子或微晶石
蜡)完全被原油或原油中的水湿。使固体粉末脱离界面进入润
湿它的那一相,从而破坏了保护层。
破乳剂与乳化剂分子结构区别
(1)乳化剂分子结构选择直连、饱和链、取代基在链端,具 有一定分子量就行
液,反之则形成W/O型。
④器壁性质 乳化过程中,器壁的亲水性和亲油性对乳状液的类型有 一定影响。亲水性强的器壁易成O/W型乳状液,亲油性强的 器壁易成W/O型乳状液。
2.乳状液类型的鉴别
①稀释法 将数滴乳状液滴入蒸馏水中,若在水中立即散开,则为 O/W型乳状液;否则为W/O型乳状液。
②染色法 在乳状液中加数滴水溶性染料(如亚甲蓝溶液),若被染成 均匀蓝色,则为是O/W型乳液;如内相被染成蓝色(这可在显
为了提高乳化剂的表
面活性,提高乳状液稳定
性,常采用复合乳化剂体 系或加入能够增加乳状液 稳定性的物质。
油-水界面上的复合膜
复合膜理论表明,只有界面膜中的乳化剂分子紧密地排列 形成凝聚膜,方能保证乳状液稳定。
③界面电荷 (1)乳状液界面电荷主要是电离、吸附或液滴与介质间摩擦
而产生的。
(2)对O/W型乳状液,电离与吸附带电同时发生。
而改变乳状液类型。
④电解质 加入电解质后减少了分散相粒子上的电势,使表面活性剂 离子和反离子之间的相互作用增强,降低了亲水性,有利于变
为W/O型乳状液。
3. 乳状液的破坏
乳状液稳定主要因素是应具有足够机械强度保护①化学法
在乳状液中加入反型乳化剂,会使原来的乳状液变得不稳定而 破坏,因此,反型乳化剂即是破乳剂。无机盐类、无机酸、高分破 乳剂。
冰淇淋的结构──乳状液与泡沫

”
冷枚
,
与 速 冻食 品 工 业
995(
液 具 有较 高 能 量 添 加 一 些
冰 淇 淋 的 结 构 中 还 存 在冰 晶
,
表 面 活性 剂 分 子 可 以 降 低
,
这 是 因 为 水 从溶 液 中结 冰
,
。
在 糖溶
的 构 结 淇 淋 冰
界面 能
。
液 例 如 冰 淇 淋 中 溶 液 的初 始 冰 点
。
,
加 到冰 淇
淋中的 乳化剂 实 际上 起到 降 低脂 肪乳 状 液稳 定性 的 作 用
,
以致 不
能 用 勺 取 用 分 子 量 越 低 分 子 降低 冰 点 能 力越 大
,
因为 这 些 乳 化 剂 在 脂 肪
,
因此含有单糖如果
表 面 替 代 蛋 白质 当冰 淇 淋 浆 料 在 冷 冻桶 内进 行 充 气 搅
.
冰淇
球 外 面 连 续 相 由非 常 浓 的 非 冷 冻
糖 溶液 组 成
19 x 1O12
, 。
分散相颗粒 大小 为
O /W
在
、
食 品乳 状 液 如 牛 奶 稀 奶 油
、 、 、
Байду номын сангаас
冰 淇 淋 中的脂肪 与 发 泡 稀 奶 油
中 的脂 肪 具 有 相 同 的 结 构
, 。
冰淇 淋 的典 型 组 成 含有
, , , ,
由 于 部 分 聚 集 的脂 肪 球 结构 稳 定 了
空气泡 如 果搅打 太剧 烈 脂 肪 将开 始 搅 乳 形 成奶 油 颗 粒 如 果 冰 淇 淋
, 。 。 ,
0
2013M-07胶体与界面化学-乳状液和泡沫

高。故O/W型乳状液中的油珠多数是带负电的,而
W/O型乳状液中的水珠则往往带正电。反离子形成
扩散双电层,热力学电势及较厚的双电层使乳状液
稳定。
22
乳状液的制备
转相乳化法
(1)将乳化剂先溶于油中加热,在剧烈搅拌下慢慢加入温
水,加入的水开始以细小的粒子分散在油中,是W/O型乳状
液,再继续加水,随着水的增加,乳状液变稠,最后转相变
理 向分散相,截面积大的一头留在
论 分散介质中。
2011
11
影响乳状液类型的因素
乳化剂分子构型
一价碱金属皂类,形状是:
水
亲水端为大头,作为乳化剂时,
油
容易形成O/W型乳状液。
二价碱金属皂类,极性基团 为:
亲水端为小头,作为乳化剂, 容易形成W/O型乳状液
油 水
例外:一价银肥皂,作为乳化剂形成W/O型乳状液12
27
乳状液的转型与破坏
乳状液的破坏
1.加热破乳
升温加速乳状液液珠的布朗运动使絮凝速率加快, 同时使界面粘度迅速降低,使聚结速率加快,有利于 膜的破裂。
2.高压电破乳
高压电场的破乳较复杂不能只看作扩散双电层
的破坏,在电场下液珠质点可排成一行,呈珍珠项
链式,当电压升到某一值时,聚结过程在瞬间完成。
2011
因为反应物分散成小液滴后,在每个液滴中反 应物数量较少,产生热量也少,并且乳状液对象界 面面积大,散热快,容易控制温度。
高分子化学中常使用乳液聚合反应,以制得较 高质量的反应物。
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乳状液的应用
沥青乳状液
沥青的黏度很大,不便于在室温下直
接用于铺路面。若用阳离子型乳化剂将其
制成O/W型乳状液,则表观黏度大大降低,
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二、乳状液的签别
W/O、O/W乳状液在外观上无多大区别,可采用几种 简单的方法加以区别
1、稀释法 乳状液可为其外相液体所稀释。
2、染色法 将极微量的油溶性染料加到乳状液中,若 是整个乳状液都带有染料的颜色是W/O乳状液,如只有液 滴带色,是O/W乳状液.
3、电导法 以水为外相的乳状液(O/W)有较好的导 电性,而W/O型乳状液的导电性则很差。
电荷来源有:电离、吸附、液球和介质间的摩擦
3、提高界面膜的强度
由表面活性剂的表面吸附膜的研究表明,乳化剂中 含有脂肪醇、脂肪酸或酯肪胺等极性有机物时,不仅使 界面膜强度大大提高,且界面粘度增加,对界面张力的 降低也远低于纯活性剂体系。
4、固体粉末的稳定作用
处于界面时,起到稳定作用
a. 固 /油 油 /水 固 /水 固体完全处于水中
同样道理:乳化过程中容器壁对水或油的润湿性也会 影响到乳状液的类型,亲水性强的容器得O/W乳状液,亲 油性强的容器得W/O乳状液。
有人用煤油、变压器油、石油为油相,用蒸馏水、 0.1mol/L的油酸钠,0.1%的磺酸钠和2%的水溶液为水 相,在玻璃和塑料容器内进行实验。
表8-1 溶器性质对乳状液性质的影响
b. 固 /水 油 /水 固 /油 固体完全处于油中 c. 油 /水固 /油 固 /水固体完全处于油水界面
或三个界面中没有一个大于另两者之和
§8-4 影响乳状液类型的因素
一、相体积与乳状ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ液类型
由立体几何计算,最紧密堆积的液珠体积只能是总体 积的74.02%,若分散相体积大于74.02%时,乳状液会破坏 变型。
五、润湿性与乳状液的类型
用固体粉末作乳化剂等,只有润湿固体的液体大部分 存在于外相中,才能形成稳定的乳状液,即润湿固体粉末 较多的一相构成外相。。
因此当 <90 °, 固体粉末大部分被水润湿,形成O/W 型乳状液,当 >90°时,固体粉末大部分被油润湿,则 形成W/O乳状液,当 =90°时,则形成不稳定乳状液
§8-3 乳状液的稳定因素
乳状液是高度分散的分散体系,界面积很大,界面能 高,如10ml的苯在水中分散为0.1μm的液球,界面积可 达300m2,20℃时,苯/水界面张力为35mN·m-1,表面能 约为10.46J。 1、降低油水界面张力
如煤油与水界面张力40mN·m-1,适当的表活剂可降至 1mN·m-1 2、增加液球的界面电荷
§8-2乳状液的物理性质
一、外观和液珠大小
外观和液珠大小的关系
液珠大小 大液滴
大于1μm 1~0.1μm 0.1μm~0.05μm 小于0.05μm
外观 可分辨出两相存在
乳白色乳状液 蓝白色乳状液
灰色半透明 透明
二、光学性质
液珠直径大于入射光波长时,反散。 液珠远小于入射光波长时,光射完全透过,乳状液呈透 明状。 液珠略小于入射光波长时,则发生光散射。 如液珠透明,就可能产生折射现象。
下面的关系式:
1
0
h13
:乳状液粘度 0 :介质粘度 :内相体积分数
h:常数作体积因子,约为1.3左右
液膜性质对粘度的影响远比内相性质大,有三种可能性:
a.部分乳化剂进入油相,与之生成凝胶。
b.在界面上乳化剂可改变一种液体在另一种液体中的
分散程度,因而改变了 。
c.在水溶液中,乳化剂形成胶束对油有加溶作用,而
例外:银皂往往得到W/O乳状液
三、乳化剂溶解度与乳状液类型
分配系数:一定浓度下,乳化剂在水相和油相中的溶 解度之比。
分配系数较大时,易得到O/W乳状液,相反则得到W/O 乳状液,其分配系数越大,O/W越稳定,越小W/O越稳定。
四、聚结速率与乳状液类型
形成乳状液的类型与两种形式(水滴和油滴)的聚结 动力学有关,即当乳化剂、油水一起搅拌时,油相和水相 都分散为液滴,乳化剂分子吸附于液滴界面上,聚结速率 快的那一样将成为外相,如果水滴的聚结速率远大于油滴 ,则形成O/W乳状液,反之则形成W/O乳状乳。若相种液滴 聚结速率相近,则体相分数大者构成外相。例如:在油水 两相(乳化剂先溶于其中一相)的界面上,测定单个油滴 和水滴存在的时间(寿命),可以推断水滴和油滴的聚结 速率以及乳状液的类型。
影响粘度。Sherman指出,乳化剂与乳状液粘度有如下关
系(经验)。 ln(0)acb
c:乳化剂浓度
a、b为常数
四、电性质
原油的电导率一般为1×10-6、2×10-6、S.cm-1, 若含水增加,电导率增加,含水为50%的乳状液(W/O ),电导率比原油高10~20倍,温度上升,电导率增 加,电压可破乳(破乳电压)。
六、双界面张力与乳状乳类型
乳化剂是决定乳状液类型的主要因素,已知乳化剂聚
集于油水界面并形成膜。若将膜看成一相,则该膜有两个
三、粘度
决定乳状液粘度的因素有:外相粘度、内相粘度、内相 的体积分数、液珠大小及乳化剂性质.
如果分散相浓度不大,则粘度主要由介质粘度决定,内相 含量对体系粘度的影响可粗略用Einstein公式
0(1k)
来表示,但有偏差,内相浓度大于50%时,则不能用此公式。
Sibree研究一系列石油在水中的乳化后,得出了
水<26%时,只能形成W/O 乳状液 水>74%时,只能形成O/W 乳状液 水26~74%时,则可能形成O/W或W/O乳状液 在多数情况下,液球大小不一,甚至内相是多面体结 构,则相体积和类型的关系不符合上述规律。
二、乳化剂分子构型与乳状液类型
楔子理论:截面积小的一头指向分散相 截面积大的一头指向分散相介质 一价金属皂对O/W乳状液稳定 二价金属皂对W/O乳状液稳定
第八章 乳状液与泡沫
§8-1 乳状液
一、定义
乳状液:是至少有一种液体以液滴的形式分散在另一种液体之中 形成的体系。
分散的液球一般大于0.1μm,其稳定性因为表活剂或固体粉末的 存在而大大增强。通常将乳状液中以液珠形式存在一相称为内相(分 散相或不连续相),另一相称外相(分散介质或连续相)。
乳状液总有一相是水(或水溶液),以W表示。另一相是与水不 相溶的有机液体,简称为“油”相,以O表示。外相为水,内相为油 的乳状液称为水包油乳状液,用“O/W”表示,内相为水、外相为油 的乳状液称为油包水乳状液,用“W/O”表示。