一种膜乳化油品的方法技术

本发明专利技术涉及一种膜乳化油品的方法，其特征在于采用经过表面性质调控后的具有特定结构的高通量碳化硅膜作为乳化介质，以水作为分散相，油品为连续相，分散相以低压力高通量通过陶瓷膜孔，在连续相流动形成的剪切力作用下，分散相离开膜表面，进入到连续相中，使水与油充分混溶，形成均匀粒径油包水乳液。通过对膜表面性质和操作参数的调控可在不添加乳化剂的情况下，减少液滴聚并，提高乳液稳定性，具有高通量、低能耗、装置简单等优点，是一种高效制备油包水乳化液的方式，适合于大规模工业化应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种膜乳化油品的方法


[0001]本专利技术属于膜乳化领域，涉及一种膜乳化油品的方法，具体涉及具有特定结构的高通量碳化硅膜表面性质的调控，及其在制备油品乳化液方面的应用。

技术介绍

[0002]乳液是液体分裂成微细液滴和再结合成原液体两个相反过程竞争达到平衡而形成的。油包水乳液因其内部水滴形状规整，可制备粒径均一的纳米颗粒和微球，已广泛应用于医药、化妆品和食品行业，此外油包水乳液所具有的燃烧和微爆效应也使其在石化行业的应用迅速发展。目前油包水乳液的制备方法主要可以分为三类，第一类是以相转变法为主的低能乳化法，第二类是利用高剪切力进行乳液混合的机械乳化法，第三类是利用结构控制乳液粒径的结构乳化法。
[0003]ZL201410091283.5公开了一种甲醇乳化柴油的制备方法，通过将不同比例的柴油、水、甲醇和乳化剂置于旋转振荡器上进行混合振荡，制备得到了乳液粒径在18～60nm，稳定期长达三个月的乳化柴油，在使用过程中可降低了燃烧尾气中有害物质的含量。ZL201610989687.5公开了一种具有高燃烧效率的乳化柴油的制备，采用磁力搅拌器将不同比例的柴油、水和复合添加剂混合均匀，制备得到的乳化柴油提高了8％的热值且减少了碳烟颗粒的排放。低能乳化法和机械乳化法一般都需要添加乳化剂，且存在能耗高、乳化效率低等问题，在规模化制备乳液的应用中存在一定的局限性。
[0004]膜乳化技术作为一种高效的静态结构制乳技术，具有低能耗、低剪切力以及乳化剂用量少等优点，有利于其在工业方面的放大。ZL201610495156.0公开了一种膜乳化器及乳液的制备方法，采用恒流泵为稳定给压装置，以液体流量控制代替气体压力控制，提高了跨膜压力的稳定性，其中分散相可调控的流速范围为10μL/min～43.35mL/min。文献中报道了一种采用亲水陶瓷膜制备W/O型乳液的方法(Desalination,191(1
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3):219
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222)，制备的乳液平均粒径为1.5μm，乳化通量为140.6Lm
‑2h
‑1。
[0005]碳化硅膜作为一种高通量、抗污染性能好、抗热震性能强的膜材料，在膜乳化应用方面具有极高的潜力。纯质相碳化硅膜的烧结温度相对较高，ZL201510907747.X公开了一种低温烧结碳化硅多孔陶瓷膜的制备方法，通过添加不同的烧结助剂，可将烧结温度降低至800～1200℃。碳化硅膜的孔径及孔隙率取决于配方和成型加工方式。CN201410105442.2公开了一种多孔陶瓷孔结构的调控方法，以水和溶剂作为造孔剂，通过冷冻干燥法对陶瓷胚体进行造孔，实现陶瓷膜孔结构的调控。然而造孔剂的加入降低了陶瓷样品的机械强度，且冷冻干燥的工艺使其工业化受到限制。
[0006]膜乳化过程中，膜结构的变化会对乳化效果产生影响。研究表明，乳液粒径与膜孔径之间存在线性关系，而乳液粒径也会受孔隙率变化的影响，对膜孔结构的调控可以在一定程度上控制乳液粒径的变化。此外，膜表面性质也会对乳化效果产生影响，一般要求膜表面不易被分散相所润湿，因此W/O型乳液的制备一般采用表面疏水的膜作为乳化介质。ZL201911238196.7公开了一种膜乳化法制备单分散乳化柴油的方法，通过负压抽吸的方法
将MXene纳米片沉积在陶瓷膜表面，之后将其浸泡在硅烷偶联剂中制备得到MXene修饰陶瓷疏水膜，并以其作为乳化介质制备得到平均粒径在0.3～1.5μm的单分散乳化柴油。文献中报道了一种高效率制备均一W/O型乳液的方法(Journal of membrane science,459(2014)96
‑
103)，通过吸附不同类型的蛋白质对陶瓷膜表面进行疏水改性，制备得到的乳液粒径在7.1μm左右，乳化通量为30Lm
‑2h
‑1。然而，膜通量的提高会增加大粒径液滴出现的概率，因此，在高通量乳化的条件下制备得到粒径小于5μm的乳液，则需要对乳化过程的操作条件进行调控。
[0007]因此开发高通量碳化硅膜乳化油品的方法，通过对膜表面性质及操作条件的调控，实现高效制备油包水乳化液。在不添加乳化剂的情况下，提高乳液稳定性，且需具备高通量、低能耗、装置简单等优点，以满足于大规模工业化应用，具有重要意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的在于克服传统乳化技术乳滴粒径难控制，现有膜乳化技术通量低的问题，选取可用于苛刻环境下膜乳化的新型膜材料，通过调节其表面性质和操作参数，从而提供了一种低能耗、高通量的膜乳化油品的方法。
[0009]本专利技术的技术方案为：采用专利CN202210025969.9中所描述的方法制备得到特定结构的碳化硅陶瓷膜，通过对膜微结构的调控制备得到不同粒径要求的乳液，并对碳化硅陶瓷膜表面性质进行调控，降低乳液在膜表面发生聚并的概率，从而在高通量下制备得到相对稳定的乳液。在恒流泵的作用下，分散相以一定的通量透过膜，且在膜表面被连续相流经膜表面所产生的剪切力带离膜表面，进入到连续相中。恒流泵所提供的流量增加，乳化通量也随之增加，分散相持续不断的被挤压通过膜，则能不间断的产生乳液。
[0010]本专利技术的具体技术方案为：一种膜乳化油品的方法，其特征在于将表面性质调控后的具有特殊孔结构的碳化硅膜作为乳化介质，以水作为分散相，油品为连续相，分散相以一定通量通过碳化硅膜孔，连续相以一定速度流动形成剪切力作用，分散相离开膜表面进入到连续相中，使水与油充分混溶，形成均匀的一定粒径的油包水乳液。
[0011]优选表面性质调控后的碳化硅膜的孔径为400～800nm，孔隙率为23％～50％；碳化硅膜的构型为片式、管式或多通道状膜。
[0012]对碳化硅膜表面性质的调控优选采用油相浸泡、疏水改性剂浸泡接枝或疏水改性剂喷涂接枝。
[0013]上述油相浸泡的油为柴油、润滑油或重油，浸泡时间为8～10min，油相浸泡后膜表面的水接触角为110
°
～120
°
；疏水改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷
‑
乙醇溶液、全氟辛基三甲氧基硅烷
‑
环己烷溶液或全氟辛基三氯硅烷
‑
正己烷溶液；疏水改性剂的浓度为0.01～0.05mol/L；浸泡接枝的时间为3h～12h；喷涂接枝的喷涂速度为0.1～0.4mL/s，喷涂量为1.5～2mL/cm2；疏水改性剂改性后的膜表面的水接触角为130
°
～145
°
。
[0014]优选所述的连续相为柴油、润滑油、重油、渣油或原油的一种或多种复合。
[0015]优选分散相透过碳化硅膜的通量为380～4800Lm
‑2h
‑1；连续相的流速为0.1～1.2m/s；乳化的温度为10～100℃。
[0016]本专利技术所制备的乳液粒径由膜孔径、孔隙率、膜表面润湿性、两相流速以及油品性质共同决定，优选所制得的油包水乳液中水的体积含量为1％～30％；所制得的油包水乳液
的平均粒径为950nm～5μm。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种膜乳化油品的方法，其特征在于将表面性质调控后的碳化硅膜作为乳化介质，以水作为分散相，油品为连续相，分散相以一定通量通过碳化硅膜孔，连续相以一定速度流动形成剪切力作用，分散相离开膜表面进入到连续相中，使水与油充分混溶，形成均匀的一定粒径的油包水乳液。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：表面性质调控后的碳化硅膜的孔径为400～800nm，孔隙率为23％～50％；碳化硅膜的构型为片式、管式或多通道状膜。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对碳化硅膜表面性质的调控采用油相浸泡、疏水改性剂浸泡接枝或疏水改性剂喷涂接枝。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：油相浸泡的油为柴油、润滑油或重油，浸泡时间为8～10min，油相浸泡后膜表面的水接触角为110
°
～120
°
；疏水改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷
‑
乙醇溶液、全氟辛基三甲氧基硅烷
...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢卫红，王雅欣，江倩，景文珩，仲兆祥，范益群，徐南平，
申请(专利权)人：南京膜材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：