内容发布更新时间 : 2025/6/22 8:42:19星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
2.4乳状液稳定机理
乳状液是多相分散体系，液滴与连续相介质之间存在着很大的相界面，体系的界面能很大，故为热力学不稳定体系。小液滴合并成大液滴是一种自发过程，这样可降低体系的能量。乳状液的稳定性只是暂时的，相对的。但在液滴之间聚结需要克服足够大的势垒，这时，乳状液可处于动力学亚稳定状态，甚至可保持数十年稳定。
如图2-1中所示，乳状液失稳过程中经历三个互相衔接和平行的过程，即分层(creaming)，聚集(aggregation)或絮凝(flocculation)和聚结(coalescence)。首先，液滴在扩散或搅动作用下发生运动，在液滴之间排斥力不大的情况下发生絮凝而聚集成团，液滴之间的连续相液膜在液滴之间van de Waals引力的作用下逐渐变薄，当液膜厚度降低至一临界值时液膜破裂，两液滴发生聚结而合并成一个大液滴。与絮凝和聚结过程相平行，液滴在两相间密度差的作用下发生上浮或下沉而使乳状液发生分层，与此同时发生的絮凝和聚结过程导致液滴粒径增大或形成液滴团，使液滴上浮或下沉速度增大。同时，分层过程中运动速度较大的大液滴追赶上小液滴时又可发生由沉降诱发的絮凝过程。由于分层作用，在乳状液上部或下部形成浓乳状液层，使絮凝和聚结得到强化，最终发生乳状液的分离。
图2-1乳状液的失稳过程
除此以外，小液滴中分散相介质在连续相中的溶解度随液滴尺寸减小而增大，使得小液滴中的分散相介质通过连续相向大液滴转移(即Ostwald熟化)，这样也可造成乳状液液滴粒径分布变宽和所形成的大液滴上浮或下降，最终导致乳
状液的相分离。
2.4.1分层
分层是由分散相和连续相之间密度差引起的液滴上浮或下沉现象，它使乳状液的浓度上下变得不均匀。对于O/W型的原油乳状液，因油珠上浮，使上层中的油珠浓度比下层大得多。而对于W/O型的原油乳状液，则水珠下沉，下部浓度大于上部浓度。分层时，乳状液并未真正破坏，只要稍微摇动，上下浓度可变得均匀。
2.4.2聚集(絮凝)和聚结
胶体稳定性可用分散相粒径和分散相在连续相中分布均匀度等参数随时间 的变化情况来表征。
聚集是指分散相液滴在Brown运动、沉降和搅拌作用下相遇时絮凝成团的过程。液滴聚集过程中所形成的液滴团是可逆的，各液滴都仍然存在，经搅动后可以重新分散。胶体粒子的抗聚集稳定性表现为低聚集速率和可逆聚集(聚集-分散过程的平衡)两种情况。胶体粒子相互作用对其聚集的影响包括碰撞效率(即发生碰撞的粒子结合成持久聚集体的概率)和聚集体强度两个方面。根据粒子聚集过程相互吸引和排斥作用的相对大小，聚集可分为快速聚集和慢速聚集，相互吸引作用占优势情况下为快速聚集，反之则为慢速聚集。胶体粒子聚集可导致分层和乳状液胶凝两种情况，在后一种情况下粒子的聚集体在连续相中形成了网络结构。
聚结又称凝并或粗粒化，是液滴聚集成团后小液滴互相合并的过程。聚结过程为不可逆过程，它使得乳状液中的液滴数目逐渐减少，液滴不断增大，最终导致乳状液完全破坏。
聚集为聚结提供了条件，而聚结则是导致乳状液破坏的关键步骤，一个乳状液的稳定性与其聚结速度直接相关。液滴聚结速率取决于界面上乳化剂所形成的吸附膜的性质。
2.5 粗粒化除油机理及其动力学解释
2.5.1 粗粒化除油机理
当含有污水通过一个装有填充物的装置时，污水中的油滴会由小变大，这一
过程就成为粗粒化，所用的填充材料成为粗粒化材料。该方法属于物理化学法，通常设在重力除油工艺之前。它是利用油、水两相对粗粒化材料亲和力相差悬殊的特性，油粒被材料捕获而滞留于材料表面和孔隙内形成油膜，油膜增大到一定厚度时，在水力和浮力等作用下油膜脱落合并聚结成较大的油粒。经过粗粒化处理后的污水，其含油量及原油性质并不发生改变，只是更更容易用重力分离法将油除去。
在含油污水乳化程度不高的情况下，污水中绝大多数是粒径为10m及以上的油滴，则污水自上而下流动的速度v必须小于油滴上