微乳液相转变的研究.pdf

第26卷第1期
广东石油化工学院学报
Vol 26 No. 1
016年2月
Joural of Guangdong University of Petrochemical Technology
February 2016
微乳液相转变的研究
袁迎,赵加民,莫桂娣,吴世逵
(广东石油化工学院化学工程学院,广东茂名5250000
摘要:对离子型表面活性剂配成的微乳液体系,无机盐对其影响非常大,可以通过改变无机盐的种类实现微乳液相态转变
研究表明:通过沉淀反应法、酸碱中和法以及离子交换法均可以改变无机盐种类,使微乳液实现正向和逆向的连续转相;并
且离子交换法整个过程中能够保证体系中无机盐的电荷浓度恒定,且离子交换反应具有可逆性,可以降低成本
关键词:微乳液;相态转变;沉淀反应法;酸破中和法;离子交换法
中图分类号:0648.23
文献标识码:A
文章编号:2095-2562(2016)01-0021-04
0引刊言
微乳液通常是由水、油、表面活性剂、助表面活性剂和无机盐在适当的配比下自发形成的各向同性、粘
度很低、透明或半透明的热力学稳定体系。平衡时微乳液可以以多种相态存在: WinsorⅠ型、 Winsor LI
型、 WinsorⅢ型2-。其中,Ⅲ型微乳因其特殊的双连续结构对油分的增溶能力较强。若能实现微乳相态
的转变,则可实现对油分的增溶与释放,回收油分,循环利用微乳原料。
WinsorⅠ型→Ⅲ型→Ⅱ型微乳液的正向转相,可通过调整体系的盐度、醇度等较容易实现。而 Winsor
Ⅱ型→Ⅲ型Ⅰ型的逆向转相则是一个难题。微乳液的逆向转相可将微乳液中的大部分油分及其中的表
面活性剂等组分分离。因此,对其逆向转相的研究具有较强的实际意义。通过对微乳液体系相行为影响
因素的研究(-?,发现无机盐种类、浓度的改变对微乳液体系相行为具有较大的影响。以此为理论依据
通过改变无机盐种类,使微乳液实现正向和逆向的连续转相。
实验部分
1.1实验仪器和试剂
主要实验仪器:恒温水浴槽(XMIP-6000;电子天平( MEVTER TOLEDO);烘箱(101-1);具塞试管
(100mL);滴定管(10mL)
主要实验试剂:十二烷基苯磺酸钠SDBS(化学纯);正丁醇、正辛烷、氯化钠、碳酸钠、六水合氯化镁、浓
盐酸、氢氧化钠(分析纯);732强酸性阳离子交换树脂(出厂型号Na型,工业级);D113弱酸性阳离子交换
树脂(出厂型号H型,工业级)。
1.2实验方法
Winsor 7相图的获取7-:在具塞试管中加入固定质量比为1:1的正辛烷和蒸馏水,并加入一定量的正
丁醇和SDBS。再利用各种无机盐分别进行盐度扫描,即加入一定量的无机盐,充分混合后形成微乳液。
放在25℃的恒温水浴中,待体系达到相平衡,记录各相的体积。逐渐改变无机盐的量,重复上述过程。以
盐含量即盐度(以总体系的质量为基准)为横坐标,平衡各相体积百分比为纵坐标绘制 Winsor相图。
沉淀反应法:通过向微乳液体系中加入另外一种无机盐,使其将微乳液体系中原来的高价阳离子沉淀
收稿日期;2015-11-16;修回日期:2015-12-29
作者简介:袁迎(1989-),女,山东聊城人,初级实验师,主要研究方向为资源有效利用。
广东石油化工学院学报
2016年
出去,刚加进去的低价阳离子取代了原来高价阳离子。由于高价阳离子比低价阳离子具有更高的电荷密
度,与表面活性剂的作用更强,促进微乳液发生从 Winsor I型→Ⅲ型→Ⅱ型的相转变。
酸碱中和法:通过向微乳液体系中加入某种酸或碱与微乳液体系中原来的氢氧根或氢离子中和,以改
变微乳液体系中的离子,从而促进微乳体系相态的转变。
离子交换法:利用离子交换树脂,在溶液中将其自身的离子与溶液中的同号离子进行交换。离子交换
法最大的优势为在交换的过程中能够保证体系中无机盐的电荷浓度恒定,并且离子交换反应具有可逆性。
2实验结果和讨论
2.1沉淀浞反应法
SDBS/正辛烷/水/正丁醇徴乳液体系,固定SDBS1,0
的质量分数4.0%,正丁醇质量分数4.0%,分别用0g
NaCl、MgCl2盐扫的 Winsor 7相图,如图1所示。
0.6
从图1可以看出,MgC2形成 Winsor型微乳液
Nacl
所需无机盐的阳离子电荷浓度远小于NaCI形成04
Mgcl
WinsorⅢ型微乳液所需的浓度,表明高价的Mg2+比02
单价的Na'对微乳液体系相态的影响更大。可以利
0.0
用MgCl2、Na两种无机盐形成 WinsorⅢ型微乳液
0.08
30.12
0.16
0.20
阳离子电荷浓度(ml·L-')
的浓度差。通过向微乳液中加入Na2CO2,使Mg“逐
图1Nal和MgCl2的 Winsor相图
渐被Na'代替。
SDBS/正辛烷/水/正丁醇体系沉淀法得到的1
Winsor相图,如图2所示。从图2(a)可以看出,随着0.
N电荷浓度的增加,微乳液増溶油的能力逐渐降ao
低,当Na'电荷浓度达到0.059mol-L'时体系会发
生从Wimo型-Wr型的相转变;当Nd'电荷叶
浓度达到0.074ml?L-'时体系会发生从 WinsorⅢ型0
→ WinsorⅠ型的转变。在整个过程中微乳液中油的0o
量从74.5%(以微乳相体积为基准,下同)减小到加入MC0的用离子电荷浓度(m加人Mo.的离子电荷浓度(,
40.6%,释放出45.5%的油。从图2(b)可以看出,再
图2徽乳液相态的转变
次向体系中加入MgCl2,当Mg电荷浓度达到0.028ml~L-'时体系会发生从 Winsor型→ WinsorⅢ型的相
转变;当Mg2*电荷浓度达到0.062molL'时微乳液又发生从 WinsorⅢ型→ WinsorⅡ型的相转变,表面活性
剂和助表面活性剂得到一次重复利用,并且重新增溶油相形成中相微乳液进一步形成上相微乳液。在整
个过程中徽乳液中油的含量从25.3%增加到79.4%,增溶了68.1%的油。
2.2酸碱中和法
SDBS正辛烷/水正丁醇微乳体系,固定SDBS08
的质量分数4.0%,正丁醇质量分数4.0%,HC、?0?
NaC盐扫的 Winsor相图,如图3所示。
从图3可以看出,HC形成 WinsorⅢ型微乳液所
需无机盐的浓度小于NaC形成Wimo型微乳液o2
?
所需无机盐的浓度,表明H+对微乳液体系相行为
0.0
的影响大于Nat。因此可以利用二者对微乳相态影
0.12
0.15
0.18
无机盐的浓度/(mdl~l.
响的差异实现不同类型微乳液之间的相转变
图3Hl和NaC的 Winsor相图
SDBS/正辛烷/水/正丁醇体系酸碱法得到的 Winsor相图,如图4所示。从图4(a)可以看出,当NaOH中