乳化劑是能使兩種或兩種以上互不相溶的組分的混合液體形成穩(wěn)定的乳狀液的一類化合物。其作用原理是在乳化過程中,分散相以微滴(微米級)的形式分散在連續(xù)相中,乳化劑降低了混合體系中各組分的界面張力,并在微滴表面形成較堅固的薄膜或由于乳化劑給出的電荷而在微滴表 面形成雙電層,阻止微滴彼此聚集,而保持均勻的乳狀液。從相的觀點來說,乳狀液仍是非均相體系。乳狀液中的分散相可以是水相,也可以是油相,大多數(shù)為油相;連續(xù)相可以是油相,也可以是水相,大多數(shù)為水相。乳化劑是一種表面活性劑,分子中有親水基和親油基。為了表示乳化劑的親水性或親油性,通常采用“親水親油平衡值(HLB值)”,HLB值愈低,其親油性愈強;反之,HLB值愈高,其親水性愈強。各種乳化劑的HLB值不同,為了獲得穩(wěn)定的乳狀液,必須選擇合適的乳化劑。
陰離子型乳化劑。這類乳化劑在水中 電離生成帶陰離子的親水基團,如脂肪酸皂、烷基硫酸鹽(十二烷基硫酸鈉)、烷基苯磺酸鹽(十二烷基苯磺酸鈉)、磷酸鹽等。陰離子乳化劑要 求在堿性或中性條件下使用,不能在酸性條件下使用。也可與其他陰離子乳化劑或非離子乳 化劑配合使用,但不得與陽離子乳化劑一起使用。
界面的形成以及穩(wěn)定性的機理:1)在界面上乳化劑的密度,乳化劑分子在小液滴的外面形成保護膜,從幾何空間結構觀點來看這是合理的,從能量角度來說是符合能量原則的,因而形成的乳狀液相對穩(wěn)定;2)因為乳狀液的形成使體系界面面積大大增加,也就是對體系要做功,從而增加了體系的界面能,就導致了體系不穩(wěn)定。因此,減少其界面張力,使總的界面能下降,可以增加體系的穩(wěn)定性;表面活性劑作為良好的乳化劑就是能夠降低界面張力。根據(jù)的“相似相溶原理”可知,乳化劑中的親油基、親水基會插入同性質(zhì)的一側,使其自身處于水-油界面處。在乳化的過程中,乳化劑的量與乳化溫度成反比。提高乳化溫度時液體分子之間的距離增加,表面層分子所受液體內(nèi)部的吸引力減少,因而表面張力降低;3)在體系中加入乳化劑后,在降低界面張力的同時,形成一層界面膜,界面膜對分散相液滴具有保護作用,使其在布朗運動中的相互碰撞的液滴不易聚結,而液滴的聚結(破壞穩(wěn)定性)是以界面膜的破裂為前提,因此,界面膜的機械強度是決定乳狀液穩(wěn)定的主要因素之一
將乳化劑添加到水、甲醇和柴油的混合體系中制得的微乳化柴油和普通柴油相比,具有更好的燃燒性能、更低的能耗、更少的污染。將具有一定乳化能力的生物柴油添加到石化柴油中不僅可以促進可再生能源行業(yè)的發(fā)展、降低排放、提高燃油的環(huán)保性能,還有利于燃油的乳化,提高燃燒率,降低能耗。