第10章 乳状液与泡沫

方法。
五、微乳状液
通常所说的乳状液颗粒大小常在0.1～50um之间，在普 通光学显微镜下可观测到。从外观看，一般都是乳白色、不 透明的体系，故称为“宏乳状液”（macroemulsion），简 称乳状液。 微乳状液（microemulsion）：分散相粒子很小，常在 0.01～0.20um之间，由水、油、表面活性剂和助活性剂等四 个组分以适当的比例自发形成的透明或透明的稳定体系，称
力学电势及较厚的双电层, 使乳状液处于较稳定的状态。
一般O/W型乳化液中油滴常带负电；反之，在W/O型乳化 液中水滴带正电。 （4）界面膜的稳定作用 乳化过程也是分散相液滴表面的成膜过程, 界面膜的厚度, 特别是强度和韧性, 对乳状液的稳定性起着举足轻重的作用。
二、乳化剂与乳化稳定性
（5）固体粉末的稳定作用
二、乳化剂与乳化稳定性
乳化剂膜称为界面相（F）, 它与其两边的油和水的界面 张力分别以γF-O 及γF-W 表示, 界面总是朝着界面张力大的一方 弯曲以使该界面面积较小。 若γF-O > γF-W , 则形成O/W型乳化剂, 一价碱金属皂类易 溶于水难溶于油, 属于此类; 若γF-W > γF-O , 则形成W/O型乳化剂, 高价金属皂类易溶 于油难溶于水, 属于此类。
二、凝胶的分类
根据分散质点的性质是柔性还是刚性的，以及形成凝胶
结构时质点间联结的结构强度，将凝胶分为弹性凝胶和非弹
性凝胶两大类。 （1）弹性凝胶 的凝胶。 它具有弹性。如橡胶、琼脂和明胶等。另一特性是分散 介质的脱除和吸收具有可逆性。故弹性凝胶又称为可逆凝胶 （reversible gel ）。干凝胶对溶剂的吸收有选择性。 通常由柔性的线型高分子化合物所形成
表面活性剂, 某些固体也能起乳化作用。
将乳状液破坏，使油水分离的过程，称为破乳。
一、概 述
乳状液的类型
（1）油/水型（O/W ）
水中。
即水包油型, 微小油滴分散在
（2）水/油型（W/O ）
油中。
即油包水型, 微小水滴分散在
还有复乳型，如微小水滴分散在油中，再分散在水中 W/O/W，有其特殊用途，但并不见。
二、凝胶的分类
（2）非弹性凝胶 又称刚性凝胶，由刚性分散颗粒相互
联成网状结构的凝胶。
这些刚性分散颗粒多为无机物质颗粒， 如 SiO2
,
TiO2
,
Al2O3 和V2O5等。在吸收或脱除溶剂后刚性凝胶的骨架基本不 变，故体积无明显变化。刚性凝胶脱溶剂成为干凝胶后，一般 不能再吸收溶剂重新变为凝胶，是不可逆的，故又称为不可逆
﹤0.05um
透明
二、乳化剂与乳化稳定性
乳化剂( emulsifying agent): 为了形成稳定的乳状液所必
须加入的第三组分。 乳化剂的作用在于使机械分散所得的液滴不相互聚结。 常用的乳化剂有：蛋白质、树脂、磷脂等天然产物；各 种表面活性剂；固体粉末等。 乳化剂大致可分为四大类： （1）合成表面活性剂； （2）高聚物乳化剂； （3）天然产物； （4）固体粉状。
粉末乳化剂和通常的表面活性剂一样，只有当它们处在内 外两相界面上时才能起到乳化剂的作用。
固体粉末处在油相、水相还是两相界面上，取决于粉末的
亲水亲油性。
油 (左) >90, 颗粒不能被水 润湿而更多地进入油中; (中) = 90,颗粒的亲水亲 油性均等; (右) < 90, 颗粒能被水润 湿而更多地进入水中.
还有两种乳状液存在，而破乳是使两种液体完全分离。
四、乳状液的破坏
破乳, 但这时仍未
完全失去原来各自的独立性; ② 聚结 分离。 在乳状液的内相浓度较稀时以絮凝为主，浓度较高时则 以聚沉为主。 在团中各液滴相互合并成大液滴，最后聚沉
四、乳状液的破坏

水


•固体颗粒在油-水界面上的三种润湿情况
二、乳化剂与乳化稳定性
根据空间效应, 为使固体微粒在分散相的周围排列成紧密 的固体膜, 固体粒子的大部分应当处在分散介质中, 这样粒子 在油-水界面上的不同润湿情况就会产生不同类型的乳状液。
水
油
油
水
•固体粉末乳化作用示意图 O/W 型 W/O 型
二、乳化剂与乳化稳定性
一、凝胶的定义
二、凝胶的分类 三、凝胶的形成 四、凝胶的性质
一、凝胶的定义
凝胶（gel）是固－液或固－气所形成的一种分散系统，其 中分散相粒子相互连接成网状结构，分散介质填充于其间。 一定浓度的溶胶或高分子化合物的真溶液在放臵过程中自
动形成凝胶的过程称为胶凝（gelation）。
凝胶中分散相与分散介质都为连续相—凝胶的主要特征。 凝胶有一定几何外形，呈半固体状态，无流动性，因而有 固体所具有的某些力学性质，同时又具有液体的某些性质。
一、概 述
乳状液（emulsion）定义：是一种多相分散系统，它是 一种液体以极小的液滴形式分散在另一种与其不相混溶的液 体中所构成的。 通常将形成乳状液时被分散的相称为内相，而作为分散 介质的相称为外相。内相是不连续的，外相是连续的。 乳状液中分散相粒子的大小约在0.1~10um，属于粗分散
系统。但由于它具有多相和易聚结的不稳定性等特点，故也
一、概 述
鉴别乳状液的类型的方法
（1）稀释法
乳状液能为其外相液体所稀释。取少量
乳状液滴入水中或油中, 若乳状液能在水中稀释即为O/W型; 在油中稀释则为W/O型。 （2）染色法 在乳状液中加入少许油溶性或水溶性的
染料, 在显微镜下观察是内相还是外相被染色。 （3）电导法 W/O强。 未加离子型乳化剂时, O/W型导电性比
作为胶体化学研究的对象。 如牛奶, 含水石油, 炼油厂的废水, 乳化农药等。
一、概 述
乳化与破乳 乳状液形成时通常其中一处液体是水或水溶液，另一种 是与水不相互混溶的有机液体，一般统称为“油”。 凡由水和“油”混合生成乳状液的过程，称为乳化； 油水互不相溶, 只有加入乳化剂才能得到比较稳定的乳 状液, 乳化剂的这种作用称为乳化作用。常用的乳化剂多为
第10章 乳状液与泡沫 Emulsions and foams
第10章 乳状液与泡沫
§10-1 乳状液
§10-2 泡沫 §10-3 凝胶 §10-4 粉尘
Emulsion
Foam Gel Dust
§10-1 乳状液
一、概述（定义、分类等） 二、乳化剂与乳化稳定性 三、乳化剂与乳状液的类型 四、乳状液的破坏 五、微乳状液
四、乳状液的破坏
乳状液的破坏表示乳状液不稳定。乳状液的不稳定性，
表现为分层、变型和破乳。 （1）分层 往往是破乳的前导，轻轻的油滴上浮但并
不改变分散度。如牛奶的分层现象。 （2）变型 是指乳状液由O/W型变为W/O型（或反
之）。影响变型的因素：改变乳化剂、变更两相的体积比、
改变温度以及电解质的影响等。 （3）破乳 将油和水分离的过程。与分层不同，分层
之为微乳状液，简称微乳液。
微乳状液类型：O/W、W/O与双连续相结构。
§10-2 泡沫
泡沫: 气体分散在液体或固体中所形成的粗分散系统。
许多大小不等, 形状各异的小气泡堆积在一起, 气泡之间的隔 膜各处厚薄不一, 气泡的线度一般在100nm以上, 肉眼可见。
可分为两种极端情况：①稀泡沫为接近球形的气泡被相
由两种互不相溶的液体均匀混合而成的乳状液，其类 型取决于以下两点：
（1）两相的相对体积
相体积越大的液体，则越有可能成为分散介质，但也 不一定都是分散介质。 （2）乳化剂的特性 乳状液的类型取决于乳化剂的亲水与亲油性质。
碱金属皂有利于形成O/W乳状液，这是因为它们较为 亲水；而重金属皂则相反。
班克罗夫（Bancroft）规则：乳化剂较易溶入的那个 相就易于成为分散介质。
一、概 述
乳状液的外观与液珠大小的关系 用不同的制备方法可以得到不同大小的内相液珠，由于 它们对光的吸收、散射、反射等性质不同，所以具有不同的
外观。
表10-1 乳状液的外观与液珠大小的关系
液珠大小 大滴 ﹥1um 1~0.1um 0.1~0.05um 外观 可分辨出有两相存在 乳白色乳状液 蓝白色乳状液 灰色半透明
的电阻率很大，工业上常用高压交流电破乳。
四、乳状液的破坏
④ 加热法 升温一方面可以增加乳化剂的溶解度，从
而降低它在界面上的吸附量，消弱保护膜；另一方面，升温 可以降低外相的黏度，从而有利于增加液滴相碰的机会，所
以升温有利于破乳。
⑤ 机械法 包括离心分离、泡沫分离、蒸馏和过滤等。
通常先将乳状液加热再以离心分离或过滤。 总之，破乳的方法多种多样，究竟采用哪种方法，需根 据乳状液的具体情况来确定，在许多情况下常联合使用几种
但在发酵、精馏、造纸、印染及污水处理等工艺过程
中, 泡沫的出现将会给操作带来诸多不便, 因此在这类工艺
操作中, 必须设法防止泡沫的出现或破坏泡沫的存在。 消泡剂的作用在于对抗各种促进泡沫稳定的因素。一 般来说，消泡剂优先于发泡剂被吸附在界面上，但不具备 稳定泡沫的能力，它们可能借快速吸附而生效。
补充：§10-3 凝胶
凝胶（irreversible gel）。
刚性凝胶对溶剂的吸收一般无选择性，只要能润湿凝胶骨 架的液体都能被吸收。
三、凝胶的形成
从固体（干胶）或溶液出发都可能制得凝胶。
（1）分散法
干胶吸收亲和性液体后体积膨胀而形成凝
胶。许多大分子物质都具有这个特点。 （2）凝聚法 相连而成凝胶。 但应满足两个基本条件：①降低溶解度，使被分散的物 质从溶液中以“胶体分散状态”析出；②析出的质点既不沉 降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连 续的网状结构。 使溶液或溶胶在适当条件下，使分散颗粒
§10-2 泡沫
要得到比较稳定的液体泡沫须加入起泡剂, 它们在气－液