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超声波乳化的原理

超声乳化是指在超声能量作用下,使两种(或两种以上)不相溶液体混合均匀形成分散物系,其中一种液体均匀分布在另一液体之中而形成乳状液的工艺过程。

超声波乳化与一般乳化工艺和设备(如螺旋桨、胶体磨及均化器等)相比,具有如下特点:

1.乳化质量高

所形成的乳液平均液滴尺寸小,可为0.2~2μm,液滴尺寸分布范围窄,可为0.1~10μm或更窄,浓度高,纯乳液浓度可达30%,外加乳化剂可达70%。

2.乳化稳定

可以不用或少用乳化剂就产生稳定的乳液,有的可稳定几个月至半年以上,耗能小,生产效率高,成本低。

3.可以控制乳液的类型

在某些声场条件下,o/w(水包油)和w/o(油包水)型乳液都可制备,然而用机械乳化方法这是不可能的,只有乳化剂的性质才能控制乳酸的类型。例如,甲苯在水中乳化,在低声强条件下可以形成一种类型的乳液,而在高声强条件下则可能形成另一种类型的乳液。

4.生产乳液所需功率小

如:制备4.55m3/h、液滴尺寸为1μm的乳液,若采用簧片哨,当工作压力为10.5~14.1kg/cm2时,只需5~7马力的驱动功率,而采用高压均化器,工作压力为70.3~351.6kg/cm2时,则需40~50马力的驱动功率。

超声乳化还可以制备用一般方法根本不能得到的乳浊液,如普通搅拌只能得到5%石蜡在水中的乳浊液,而在声场中,可以得到20%石蜡乳浊液。燃油掺水超声乳化、燃烧。

在国内已推广应用多年。该过程中不需添加乳化剂,乳化油中水珠粒径达1μm左右,取得了节能6%~25%、减少烟尘40%~90%、降低NOx20%~75%的效果,节油环保。在煤油混合燃料中加入少量水进行超声乳化混合,可以生产稳定的煤油悬浮液,含煤达40%以上,便于储存和运输,效益显著。另一方面,在低声强和一定频率下,超声能使乳化液破乳。

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