模拟乳状液中微小液滴间的相互作用力

doi:10.7503/cjcu20150455

高等学校化学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (2): 361.doi: 10.7503/cjcu20150455

模拟乳状液中微小液滴间的相互作用力

郭兰磊¹, 李静², 祝仰文¹, 马宝东¹, 徐志成², 王武宁³, 张磊²(), 张路²()

1. 中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院, 东营 257000
2. 中国科学院理化技术研究所, 北京 100190
3. 北京东方德菲仪器有限公司, 北京 100089

收稿日期:2015-06-12 出版日期:2016-02-10 发布日期:2016-01-07
作者简介:联系人简介: 张路, 男, 博士, 副研究员, 主要从事胶体与界面科学研究. E-mail:luyiqiao@hotmail.com;张磊, 女, 博士, 副研究员, 主要从事胶体与界面科学研究. E-mail:zl2558@163.com
基金资助:
国家科技重大专项项目(批准号: 2016ZX05011-003)和国家自然科学基金(批准号: 51373192)资助

Interaction Forces Between Simulated Mini Liquid Droplets of Emulsions^†

GUO Lanlei¹, LI Jing², ZHU Yangwen¹, MA Baodong¹, XU Zhicheng², WANG Wuning³, ZHANG Lei^2,^*(), ZHANG Lu^2,^*()

1. Research Institute of Exploration and Development of Shengli Oilfield Company Ltd. SINOPEC, Dongying 257015, China
2. Technical Institute of Physics and Chemistry, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3. Beijing Eastern-Dataphy Instruments Co. Ltd., Beijing 100089, China

Received:2015-06-12 Online:2016-02-10 Published:2016-01-07
Contact: ZHANG Lei,ZHANG Lu E-mail:zl2558@163.com;luyiqiao@hotmail.com
Supported by:
† Supported by the National Science and Technology Major Project of China(No.2016ZX05011-003) and the National Natural Science Foundation of China(No.51373192)

摘要/Abstract

摘要：

对商品化的DCAT21表面/界面张力仪进行改造, 用于直接测量液滴间相互作用力, 同时用数码摄像头Digital 3.0观察记录两液滴接近, 挤压, 排液, 聚并等过程. 研究发现, 溶液中微小液滴间的相互作用力随距离的变化曲线能够提供分散液滴的行为特征信息: 曲线上不同阶段的斜率反映力的大小; 从液滴接触后到聚并前的挤压距离反映液滴的稳定性. 表面活性剂种类不同, 对两液滴聚并所起的稳定作用不同, 非离子表面活性剂具有较好的稳定作用. 溶液中聚合物分子在薄液膜中形成具有一定强度的层状结构, 阻碍液滴聚并, 受力曲线呈阶梯状.

关键词: 液滴, 聚并, 排液, 相互作用力, 乳状液稳定性

Abstract:

The interaction forces between liquid droplets were measured directly by reformed commercial DCAT21 tensiometer. The processes of approaching, squeezing and coalescence that occur between two liquid drops were observed and recorded by digital camera Digital 3.0. The experimental results indicate that the variation curves of interaction forces between mini droplets as a function of distance can provide the information of characteristic behavior of the dispersed droplets. The slopes of different stages of the curves can represent the magnitude of force and the squeezing distance before the coalescence can quantitatively reflect the stability of droplets. Different types of surfactants have different effects on hindering coalescence of two droplets and the nonionic surfactant TX-100 shows the better effect of stabilization. The coalescence of two droplets will be hindered by the layer structure formed by polymer molecules in thin liquid film. As a result, the force curves are step-shape.

Key words: Droplet, Coalescence, Drainage, Interaction force, Emulsion stability

中图分类号:

O647

TrendMD:

郭兰磊, 李静, 祝仰文, 马宝东, 徐志成, 王武宁, 张磊, 张路. 模拟乳状液中微小液滴间的相互作用力. 高等学校化学学报, 2016, 37(2): 361.

GUO Lanlei, LI Jing, ZHU Yangwen, MA Baodong, XU Zhicheng, WANG Wuning, ZHANG Lei, ZHANG Lu. Interaction Forces Between Simulated Mini Liquid Droplets of Emulsions^†. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(2): 361.

图/表 8

Fig.1 Force curves of water droplet in kerosene(A) and kerosene droplet in water(B)

Table 1 Slope values for the force curves of water/kerosene droplet in kerosene/water

No.	Water droplet in kerosene			Kerosene droplet in water
No.	Slope/(mg·mm^-1)	10⁶Deviation	S₁/(mg·mm^-1)	10⁵D₁	S₂/(mg·mm^-1)	10⁶D₂
1	-0.68	1.18	-13.14	1.7	-0.89	3.2
2	-0.81	1.64	-13.99	2.8	-0.97	3.9
3	-0.78	9.03	-13.27	2.7	-0.923	6.5
Ave.	-0.76	3.39	-13.47	2.4	-0.928	4.5

Fig.2 Schematic diagrams of wettability changes at the beginning stage

Fig.3 Force curves of water droplets in span-80/kerosene

Fig.4 Force curves of kerosene droplets in different solutions Solution:(A) pure water; (B) 1×10-4 mol/L SDBS; (C) 1×10-4 mol/L CTAB; (D) 1×10-4 mol/L TX-100.

Table 2 Slope values of different stages of the force curves of TX-100

Surfactant	S₁/(mg·mm^-1)	S₂/(mg·mm^-1)	S₃/(mg·mm^-1)	Squeezing Dis.
Water	-12.60	-0.84	—	0
SDBS	-11.07	-0.93	—	0
CTAB	-11.86	-0.76	-4.74	0.11
TX-100	-11.52	-0.87	-5.05	0.72

Fig.5 Force curves of kerosene droplets in 100 mg/L(A) and 500 mg/L(B) polymer solutions

Table 3 Slope values(S) of different stages in the force curve of polymer

Concentration/(mg·L^-1)	S₁/(mg·mm^-1)	S₂/(mg·mm^-1)	S₃/(mg·mm^-1)	S₄/(mg·mm^-1)
100	+0.04	-1.60	+0.42	-8.15
500	+0.16	-4.98	+0.43	-7.68

参考文献 21

[1]	Sjoblom J., Encyclopedic Handbook of Emulsion Technology, Marcel Dekker, New York, 2001
[2]	Calderon F.L., Schmitt V., Bibette J., Emulsion Science, Second Ed., Springer, New York, 2007
[3]	Graham B. F., May E. F., Trengove R. D., Energy Fuels, 2008, 22, 1093—1099
[4]	Mat H.B., Study on Demulsifier Formulation for Treating Malaysian Crude Oil Emulsion, University of Teknologi Malaysia, Johor Bahru, 2006
[5]	Yuan J., Zhai X. R., Xu G. Y., Tan Y. B., Zhang J., Chem. J. Chinese Universities, 2014, 35(2), 325—331
	(苑敬, 翟雪如, 徐桂英, 谭业邦, 张健. 高等学校化学学报, 2014, 35(2), 325—331)
[6]	Mortada D., Dalila B., Journal of Saudi Chemical Society, 2012, 16(3), 333—337
[7]	Moradi M., Alvarado V., Huzurbazar S., Energy Fuels, 2011, 25, 260—268
[8]	Wang X. Y., Brandvik A., Alvarado V. J., Energy Fuels, 2010, 24(12), 6359—6365
[9]	Jesús S. S., Carla M., Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2012, 399, 78—82
[10]	Aderangi N., Wasan D. T., Chem. Eng. Commun., 1995, 132, 207—222
[11]	Wang X. P., Cao G. Y., China Oil Field Chem., 1999, 16(4), 352—355
	(王孝平, 曹国英. 油田化学, 1999, 16(4), 352—355)
[12]	Huang W., Cao G. Y., Li M., Hai X. D., Jiang B. N., Acta Petrolei Sinica, 1999, 20(3), 66—701
	(黄为, 曹国英, 李萌, 海晓丹, 姜炳南. 石油学报, 1999, 20(3), 66—701)
[13]	Hannah J. L., Rogerio M., Geoffrey W. S., Franz G., Derek Y. C., Raymond R. D., Langmuir, 2011, 27, 2676—2685
[14]	Raymond R. D., Rogerio M., Steven L. C., Geoffrey W. S., Franz G., Science, 2006, 313, 210—213
[15]	Liu D. D., Xu Z. C., Zhao Q., Zhang L., Zhang L., Zhao S., Acta Physico-Chimica Sinica, 2013, 29(3), 569—575
	(刘丹丹, 徐志成, 赵群, 张磊, 张路, 赵濉. 物理化学学报, 2013, 29(3), 569—575)
[16]	Li Z. Q., Wang Z. L., Zhang L., Xu Z. C., Zhang L., Zhao S., Chem. J. Chinese Universities, 2011, 32(10), 2376—2381
	(李振泉, 王增林, 张磊, 徐志成, 张路, 赵濉. 高等学校化学学报, 2011, 32(10), 2376—2381)
[17]	Zhang L., Wang Z. L., Li Z. Q., Zhang L., Xu Z. C., Zhao S., Yu J. Y., Langmuir, 2010, 26(24), 18834—18840
[18]	Zhang L., Li J., Wang W. N., Zhang L., Liu D. D., Zhao S., A Device Formeasuring the Interaction Between Liquid Droplets and Bubbles CN201320878763, 2014-06-25
	(张路, 李静, 王武宁, 张磊, 刘丹丹, 赵濉. 一种用于测量液滴或气泡之间相互作用力的装置, CN201320878763, 2014-06-25)
[19]	Zhang C. R., Li Z. Q., Luo L., Zhang L., Song X. W., Cao X. L., Zhao S., Yu J. Y., Acta Physico-Chimica Sinica, 2007, 23(2), 247—252
	(张春荣, 李振泉, 罗澜, 张路, 宋新旺, 曹绪龙, 赵濉, 俞稼镛. 物理化学学报, 2007, 23(2), 247—252)
[20]	Wasan D., Nikolov A., Current Opinion in Colloid & Interface Science, 2008, 13(3), 128—133
[21]	Fang H. B., Zhang L., Luo L., Zhao S., Yu J. Y., Xu Z. C., An J. Y., Ottva A., Tien H. T., J. Colloid Interf. Sci., 2001, 238, 177—182

模拟乳状液中微小液滴间的相互作用力

Interaction Forces Between Simulated Mini Liquid Droplets of Emulsions^†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 21

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	匡小军, 伊京伟, 方晓霞, 赖东梅, 徐宏. 水溶性香豆素荧光底物的制备及在液滴数字式检测中的应用[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(11): 3537.
[2]	黄辉龙, 黄汉雄. 注压成型纳米结构PP/POE共混物表面的液滴低温冲击行为[J]. 高等学校化学学报, 2021, 42(10): 3195.
[3]	彭伙, 高则航, 廖承悦, 王晓冬, 周洪波, 赵建龙. 一种用于核酸绝对定量检测的高鲁棒性液滴式数字PCR芯片[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(8): 1760.
[4]	戴浩宇,董智超,江雷. 电控液滴移动的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2020, 41(1): 1.
[5]	林玉才, 裴文乐, 孙若璇, 高春雷, 陈基棚, 郑咏梅. 特殊浸润性表面的液滴凝结[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(6): 1236.
[6]	孟秀峰, 翟志伟, 郭爱军. 自组装单分子层对多巴黏附能力的可控性研究[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(10): 2245.
[7]	李丹, 郑咏梅. 微纳米复合的各向异性结构表面的液滴驱动[J]. 高等学校化学学报, 2018, 39(1): 109.
[8]	袁浩钧, 郜晚蕾, 景奉香, 刘松生, 周洪波, 贾春平, 金庆辉, 赵建龙. 一种用于核酸高灵敏检测的液滴式数字聚合酶链式反应芯片[J]. 高等学校化学学报, 2017, 38(7): 1140.
[9]	黄兆亮, 高方园, 王伯良, 张维冰. 电喷雾离子源(ESI)中带电液滴的形成与碎裂模拟[J]. 高等学校化学学报, 2016, 37(4): 633.
[10]	张永建, 刘正堂, 钱一梦, 栗志广, 臧渡洋. 含盐胶体液滴的蒸发图案形成机理[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(6): 1258.
[11]	邹志明, 李占伟, 付翠柳, 孙昭艳, 安立佳. PBD/PDMS共混物分散相的聚并捕获行为[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(2): 421.
[12]	朱丽娜, 祝莹, 方群. 基于微流控技术的蛋白质结晶及其筛选方法的研究进展[J]. 高等学校化学学报, 2014, 35(1): 1.
[13]	田飞, 安俊超, 曹宏梅, 郭世珍, 孙景. 毫秒激光烧蚀镍靶高效率制备NiO纳米立方体[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(8): 1965.
[14]	李秀玲, 胡滨, 高路. 图案化基底上液滴的挥发行为[J]. 高等学校化学学报, 2013, 34(3): 610.
[15]	薛雪, 张红芬, 白小红, 岳媛. 超分子有序聚集凝固液相微萃取及其对五味子中木脂素类化合物的测定及质量评价[J]. 高等学校化学学报, 2012, 33(05): 942.

模拟乳状液中微小液滴间的相互作用力

Interaction Forces Between Simulated Mini Liquid Droplets of Emulsions†

RichHTML

PDF (PC)

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 8

参考文献 21

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

Interaction Forces Between Simulated Mini Liquid Droplets of Emulsions^†