聚合物乳液破乳過程分析

由于乳化劑分子在油—水界面上定向吸附并形成堅(jiān)固的界面膜，同時(shí)增大了擴(kuò)散雙電層的有效厚度，并且使得雙電層的電位分布寬度和陡度增大，使油高度均勻地分散在水中，從而使乳化液具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。因此要使乳化液失去穩(wěn)定性，就必須設(shè)法消除或減弱乳化劑保護(hù)乳化液穩(wěn)定的能力，即破壞油—水界面上的吸附膜，，減少分散粒子歲、所帶的同種電荷量。最后實(shí)現(xiàn)油水分離、達(dá)到破乳的目的。由此可見，破乳是處理乳化液廢水的關(guān)鍵之所在。幾類常用原油破乳劑的作用機(jī)理1相破乳機(jī)理早期使用的破乳劑一般是親水性強(qiáng)的陰離子型表面活性劑，因此早期的破乳機(jī)理認(rèn)為，破乳作用的第一步是破乳劑在熱能和機(jī)械能作用下與油水界面膜相接觸，排替原油界面膜內(nèi)的天然活性物質(zhì)，形成新的油水界面膜。這種新的油水界面膜親水性強(qiáng)，牢固性差，因此油包水型乳狀液便能反相變型成為水包油型乳狀液。外相的水相互聚結(jié)，當(dāng)達(dá)到一定體積后，因油水密度差異，從油相中沉降出來。

Salager用表面活性劑親合力差值SAD(Surfactantaffinity–difference)定量地表示陰離子破乳劑的反相點(diǎn)：SAD將所有影響破乳劑的諸因素歸納在一起，當(dāng)SAD=0時(shí)，乳狀液的穩(wěn)定性最低，最容易反相破乳。2絮凝–聚結(jié)破乳機(jī)理在非離子型破乳劑問世后，由于其相對(duì)分子質(zhì)量遠(yuǎn)大于陰離子破乳劑，因此，出現(xiàn)了絮凝-聚結(jié)破乳理論。這種機(jī)理并沒有完全否定反相排替破乳機(jī)理，而是認(rèn)為：在熱能和機(jī)械能的作用下，即在加熱和攪拌下相對(duì)分子質(zhì)量較大的破乳劑分散在原油乳狀液中，引起細(xì)小的液珠絮凝，使分散相中的液珠集合成松散的團(tuán)粒。在團(tuán)粒內(nèi)各細(xì)小液珠依然存在，這種絮凝過程是可逆的。隨后的聚結(jié)過程是將這些松散的團(tuán)粒不可逆地集合成一個(gè)大液滴，導(dǎo)致乳狀液珠數(shù)目減少。當(dāng)液滴長大到一定直徑后，因油水密度差異，沉降分離。對(duì)于非離子型破乳劑，SAD定義為：研究表明：在低溫下，非離子型原油破乳劑中環(huán)氧乙烷鏈段以彎曲形式掉入水相，環(huán)氧丙烷鏈段以多點(diǎn)吸附形式吸附在油水界面上。在高溫下，環(huán)氧乙烷鏈段從水相向油水界面轉(zhuǎn)移，而環(huán)氧丙烷鏈段則脫離界面進(jìn)入油相。分子所占面積越大，則置換原吸附在油–水界面上的乳化劑分子越多，破乳效果越好。一般來說，低溫時(shí)，EO含量越高，則伸向水相部分越多；環(huán)氧丙烷含量越高，則PO鏈段與油水界面接觸的點(diǎn)數(shù)越多，因而分子在油–水界面上所占的面積越大。溫度升高時(shí)，雖然PO的接觸點(diǎn)減少，但EO鏈中有部分向油–水界面轉(zhuǎn)移，因而擴(kuò)大了分子在油–水界面上所占的面積。這種類型的破乳劑對(duì)界面膜的穩(wěn)定性差，會(huì)造成細(xì)小液珠的絮凝。3碰撞擊破界面膜破乳機(jī)理這種理論是在高相對(duì)分子質(zhì)量及超高相對(duì)分子質(zhì)量破乳劑問世后出現(xiàn)的。高相對(duì)分子質(zhì)量及超高相對(duì)分子質(zhì)量破乳劑的加量僅幾mg/L，而界面膜的表面積卻相當(dāng)大。如將10ml水分散到原油中，所形成的油包水型乳狀液的油水界面膜總面積可達(dá)6~600m2，如此微量的藥劑是很難排替面積如此巨大的界面膜的。該機(jī)理認(rèn)為：在加熱和攪拌條件下，破乳劑有較多機(jī)會(huì)碰撞液珠界面膜或排替很少一部分活性物質(zhì)，擊破界面至于高分子破乳劑為什么破乳效率高，分析有如下幾個(gè)原因：(1)高分子原油破乳劑大部分是油溶性的，在W/O型乳狀液中比較容易分散，能較快地接觸到油水界面，發(fā)揮其破乳作用。(2)低分子的表面活性劑往往只有一個(gè)親油基和一個(gè)親水基，而高分子的原油破乳劑在一個(gè)大分子中含有多個(gè)親油基團(tuán)和親水基團(tuán)，由于分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)與空間位阻，在油水界面構(gòu)成不規(guī)則的分子膜，比較有利于油水界面膜破裂，而使水滴聚結(jié)。(3)由于大分子中有多個(gè)親水基團(tuán)，具有束縛水的親合能力，可將大分子附近分散的微小水滴聚結(jié)，而使乳化水分離。但是，有些超高分子破乳劑并非是表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)沒有親水基和疏水基之分。例如，超高分子量的聚丙二醇(相對(duì)分子質(zhì)量在百萬以上)以及高分子聚二丙醇的聚氨酯具有很強(qiáng)的破乳能力，這是由于絮凝作用而破壞乳狀液的。后，在降低界面張力的同時(shí)，根據(jù)Gibbs吸附定理，表面活性劑必然在界面發(fā)生吸附，表面活性劑吸附膜在油、水兩側(cè)都形成溶劑化膜，吸附膜及兩個(gè)溶劑化膜構(gòu)成界面膜，此界面膜具有一定的強(qiáng)度，對(duì)分散相的液滴有保護(hù)作用。當(dāng)表面活性劑的濃度高至一定程度后，界面膜即由比較緊密排列的、定向的吸附分子組成，膜的強(qiáng)度相應(yīng)較大，乳狀液液滴聚并時(shí)所受到的阻力較大，故形成的乳狀液穩(wěn)定性較好。4.液珠帶電對(duì)乳狀液穩(wěn)定的影響通常油~水界面上有電荷存在，界面兩邊皆有雙電層和電位降，特別在乳化劑可以電離的情況下，界面電勢(shì)更為明顯。范德華力使得液體顆粒相互吸引，當(dāng)液滴接近到表面的雙電層發(fā)生相互重疊時(shí)，電排斥作用使液滴分開，有利于乳狀液的穩(wěn)定。5.液膜中的有序微結(jié)構(gòu)的影響液膜中的膠態(tài)顆粒（如膠束和固體顆粒等）結(jié)合成松散的膠態(tài)晶體結(jié)構(gòu)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生阻礙液膜排液的結(jié)構(gòu)楔壓，界面上形成的液晶相一方面可降低使液滴互相靠近的范德華引力，另一方面包圍液滴的黏性液晶的機(jī)械強(qiáng)度對(duì)液滴的聚結(jié)也起阻礙作用。6.原油黏度和分散度通常，高黏度原油形成的乳狀液穩(wěn)定性較好；分散度越高的原油乳狀液，水滴越小，布朗運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)烈，越易克服重力影響而不下沉，故越穩(wěn)定。7.天然表面活性劑的影響稠油污水中含有的膠質(zhì)、瀝青質(zhì)組分對(duì)乳狀液的穩(wěn)定性起著重要作用。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的極性端向水排列，烴基突出在油相，形成一層較厚的、黏彈性較高的凝膠狀界面膜，機(jī)械強(qiáng)度較高，使乳狀液有較高的穩(wěn)定性，分離破乳非常困難。8.溫度的影響溫度對(duì)于原油乳狀液界面膜的強(qiáng)度有影響，溫度