微乳化技术范文10篇

微乳化技术范文篇1

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。

（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如O2、NH3，CO2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，Matson等用超临界流体一反胶团方法在AOT一丙烷一H2O体系中制备用Al（OH）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细Al（OH）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。

2微乳反应器的形成及结构

和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有O/W型和W／O型，其中W／O型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。

2．1微乳液的形成机理

Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mN／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5mN／m，甚至瞬时负界面张力Y＜0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的Gibbs公式可表示为：

--dγ=∑Гidui=∑ГiRTdlnCi

（式中γ为油/水界面张力，Гi为i组分在界面的吸附量，ui为I组分的化学位，Ci为i组分在体相中的浓度）

上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（Г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如AOT和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。

2．2微乳液的结构

RObbins，MitChell和Ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列理论模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。

目前，有关微乳体系结构和性质的研究方法获得了较大的发展，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。

3微乳反应器的应用——纳米颗粒材料的制备

3．1纳米催化材料的制备

利用W／O型微乳体系可以制备多相反应催化剂，Kishida。等报道了用该方法制备

Rh／SiO2和Rh/ZrO2载体催化剂的新方法。采用NP－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂NP－5的浓度为0.5mol/L，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／L，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“ME”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。

3．2无机化合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一AOT一烷烃微乳体系合成了AgCl和AgBr纳米粒子，AOT浓度为0．15mol／L，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／L，第二个微乳体系中NaCl或NaBr为0．4mol／L，混合两微乳液并搅拌，反应生成AgCl或AgBr纳米颗粒。

又以制备CaCO3为例，微乳体系中含Ca(OH)2，向体系中通入CO2气体，CO2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成CaCO3颗粒，产物粒径为80～100nm。

3．3聚合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在20mlAOTt——正己烷溶液中加入0．1mlN－N一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。

3．4金属单质和合金的制备

利用W／O型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在AOT－H2O－n—heptane体系中，一种反相微胶束中含有0．lmol／LNiCl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/LNaBH4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/L，FeC12和0．2mol／LNiCl2，另一体系中含有0．513mol/LNaBH4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到Fe－Ni合金微粒（r=30nm）。

3．5磁性氧化物颗粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在AOT－H2O－n－heptane体系中，一种乳液中含有0．15mol／LFeCl2和0．3mol／LFeCl3，另一体系中含有NH4OH，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到Fe3O4纳粒（r=4nm）。

3．6高温超导体的制备

利用W／O型微乳体系可以合成超导体，例如在水一CTAB一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到Y－Ba－Cu—O超导体，该超导体的Tc为93K。另外在阴离子表面活性剂IgegalCO－430微乳体系中，混合Bi、Pb、Sr、Ca和Cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得Bi－Pb－Sr－Ca－Cu—O超导体，经DC磁化率测定，可知超导转化温度为Tc＝112K，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。

目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（SEM、TEM、STEM、STM等）；间接的方法有电子、X一射线衍射法（XRD），中子衍射，光谱方法有EXAFS，NEXAFS，SEX－AFS，ESR，NMR，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（UV－VIS），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（DLS）等。

微乳化技术范文篇2

1982年，Boutonmt首先报道了应用微乳液制备出了纳米颗粒：用水合胼或者氢气还原在W／O型微乳液水核中的贵金属盐，得到了单分散的Pt，Pd，Ru，Ir金属颗粒（3～nm）。从此以后，不断有文献报道用微乳液合成各种纳米粒子。本文从纳米粒子制备的角度出发，论述了微乳反应器的原理、形成与结构，并对微乳液在纳米材料制备领域中的应用状况进行了阐述。

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。

（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如O2、NH3，CO2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，Matson等用超临界流体一反胶团方法在AOT一丙烷一H2O体系中制备用Al（OH）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细Al（OH）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。

2微乳反应器的形成及结构

和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有O/W型和W／O型，其中W／O型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。

2．1微乳液的形成机理

Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mN／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5mN／m，甚至瞬时负界面张力Y＜0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的Gibbs公式可表示为：

--dγ=∑Гidui=∑ГiRTdlnCi

（式中γ为油/水界面张力，Гi为i组分在界面的吸附量，ui为I组分的化学位，Ci为i组分在体相中的浓度）

上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（Г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如AOT和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。

2．2微乳液的结构

RObbins，MitChell和Ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列理论模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。

目前，有关微乳体系结构和性质的研究方法获得了较大的发展，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。

3微乳反应器的应用——纳米颗粒材料的制备

3．1纳米催化材料的制备

利用W／O型微乳体系可以制备多相反应催化剂，Kishida。等报道了用该方法制备

Rh／SiO2和Rh/ZrO2载体催化剂的新方法。采用NP－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂NP－5的浓度为0.5mol/L，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／L，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“ME”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。

3．2无机化合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一AOT一烷烃微乳体系合成了AgCl和AgBr纳米粒子，AOT浓度为0．15mol／L，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／L，第二个微乳体系中NaCl或NaBr为0．4mol／L，混合两微乳液并搅拌，反应生成AgCl或AgBr纳米颗粒。

又以制备CaCO3为例，微乳体系中含Ca(OH)2，向体系中通入CO2气体，CO2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成CaCO3颗粒，产物粒径为80～100nm。

3．3聚合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在20mlAOTt——正己烷溶液中加入0．1mlN－N一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。

3．4金属单质和合金的制备

利用W／O型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在AOT－H2O－n—heptane体系中，一种反相微胶束中含有0．lmol／LNiCl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/LNaBH4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/L，FeC12和0．2mol／LNiCl2，另一体系中含有0．513mol/LNaBH4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到Fe－Ni合金微粒（r=30nm）。

3．5磁性氧化物颗粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在AOT－H2O－n－heptane体系中，一种乳液中含有0．15mol／LFeCl2和0．3mol／LFeCl3，另一体系中含有NH4OH，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到Fe3O4纳粒（r=4nm）。

3．6高温超导体的制备

利用W／O型微乳体系可以合成超导体，例如在水一CTAB一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到Y－Ba－Cu—O超导体，该超导体的Tc为93K。另外在阴离子表面活性剂IgegalCO－430微乳体系中，混合Bi、Pb、Sr、Ca和Cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得Bi－Pb－Sr－Ca－Cu—O超导体，经DC磁化率测定，可知超导转化温度为Tc＝112K，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。

目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（SEM、TEM、STEM、STM等）；间接的方法有电子、X一射线衍射法（XRD），中子衍射，光谱方法有EXAFS，NEXAFS，SEX－AFS，ESR，NMR，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（UV－VIS），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（DLS）等。

微乳化技术范文篇3

1微乳反应器原理

在微乳体系中，用来制备纳米粒子的一般是W／O型体系，该体系一般由有机溶剂、水溶液。活性剂、助表面活性剂4个组分组成。常用的有机溶剂多为C6～C8直链烃或环烷烃；表面活性剂一般有AOT［2一乙基己基］磺基琥珀酸钠］。AOS、SDS（十二烷基硫酸钠）、SDBS（十六烷基磺酸钠）阴离子表面活性剂、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）阳离子表面活性剂、TritonX（聚氧乙烯醚类）非离子表面活性剂等；助表面活性剂一般为中等碳链C5～C8的脂肪酸。

W／O型微乳液中的水核中可以看作微型反应器（Microreactor）或称为纳米反应器，反应器的水核半径与体系中水和表面活性剂的浓度及种类有直接关系，若令W＝［H2O／［表面活性剂］，则由微乳法制备的纳米粒子的尺寸将会受到W的影响。利用微胶束反应器制备纳米粒子时，粒子形成一般有三种情况（可见图1、2、3所示）。

（l）将2个分别增溶有反应物A、B的微乳液混合，此时由于胶团颗粒间的碰撞，发生了水核内物质的相互交换或物质传递，引起核内的化学反应。由于水核半径是固定的，不同水核内的晶核或粒子之间的物质交换不能实现，所以水核内粒子尺寸得到了控制，例如由硝酸银和氯化钠反应制备氯化钠纳粒。

（2）一种反应物在增溶的水核内，另一种以水溶液形式（例如水含肼和硼氢化钠水溶液）与前者混合。水相内反应物穿过微乳液界面膜进入水核内与另一反应物作用产生晶核并生长，产物粒子的最终粒径是由水核尺寸决定的。例如，铁，镍，锌纳米粒子的制备就是采用此种体系。

（3）一种反应物在增溶的水核内，另一种为气体（如O2、NH3，CO2），将气体通入液相中，充分混合使两者发生反应而制备纳米颗粒，例如，Matson等用超临界流体一反胶团方法在AOT一丙烷一H2O体系中制备用Al（OH）3胶体粒子时，采用快速注入干燥氨气方法得到球形均分散的超细Al（OH）3粒子，在实际应用当中，可根据反应特点选用相应的模式。

2微乳反应器的形成及结构

和普通乳状液相比，尽管在分散类型方面微乳液和普通乳状液有相似之处，即有O/W型和W／O型，其中W／O型可以作为纳米粒子制备的反应器。但是微乳液是一种热力学稳定的体系，它的形成是自发的，不需要外界提供能量。正是由于微乳液的形成技术要求不高，并且液滴粒度可控，实验装置简单且操作容易，所以微乳反应器作为一种新的超细颗粒的制备方法得到更多的研究和应用。

2．1微乳液的形成机理

Schulman和Prince等提出瞬时负界面张力形成机理。该机理认为：油/水界面张力在表面活性剂存在下将大大降低，一般为l～10mN／m，但这只能形成普通乳状液。要想形成微乳液必须加入助表面活性剂，由于产生混合吸附，油/水界面张力迅速降低达10-3～10-5mN／m，甚至瞬时负界面张力Y＜0。但是负界面张力是不存在的，所以体系将自发扩张界面，表面活性剂和助表面活性剂吸附在油/水界面上，直至界面张力恢复为零或微小的正值，这种瞬时产生的负界面张力使体系形成了微乳液。若是发生微乳液滴的聚结，那么总的界面面积将会缩小，复又产生瞬时界面张力，从而对抗微乳液滴的聚结。对于多组分来讲，体系的Gibbs公式可表示为：

--dγ=∑Гidui=∑ГiRTdlnCi

（式中γ为油/水界面张力，Гi为i组分在界面的吸附量，ui为I组分的化学位，Ci为i组分在体相中的浓度）

上式表明，如果向体系中加入一种能吸附于界面的组分（Г＞0），一般中等碳链的醇具有这一性质，那么体系中液滴的表面张力进一步下降，甚至出现负界面张力现象，从而得到稳定的微乳液。不过在实际应用中，对一些双链离子型表面活性剂如AOT和非离子表面活性剂则例外，它们在无需加入助表面活性剂的情况下也能形成稳定的微乳体系，这和它们的特殊结构有关。

2．2微乳液的结构

RObbins，MitChell和Ninham从双亲物聚集体的分子的几何排列角度考虑，提出了界面膜中排列的几何排列理论模型，成功地解释了界面膜的优先弯曲和微乳液的结构问题。

目前，有关微乳体系结构和性质的研究方法获得了较大的发展，较早采用的有光散射、双折射、电导法、沉降法、离心沉降和粘度测量法等；较新的有小角中子散射和X射线散射、电子显微镜法。正电子湮灭、静态和动态荧光探针法、NMR、ESR（电子自旅共振）、超声吸附和电子双折射等。

3微乳反应器的应用――纳米颗粒材料的制备

3．1纳米催化材料的制备

利用W／O型微乳体系可以制备多相反应催化剂，Kishida。等报道了用该方法制备

Rh／SiO2和Rh/ZrO2载体催化剂的新方法。采用NP－5/环已烷／氯化铑微乳体系，非离子表面活性剂NP－5的浓度为0.5mol/L，氯化铑在溶液中浓度为0．37mol／L，水相体积分数为0．11。25℃时向体系中加入还原剂水含肼并加入稀氨水，然后加入正丁基醇锆的环乙烷溶液，强烈搅拌加热到40℃而生成淡黄色沉淀，离心分离和乙醇洗涤，80℃干燥并在500℃的灼烧3h，450℃下用氧气还原2h，催化剂命名为“ME”。通过性能检测，该催化剂活性远比采用浸渍法制得的高。

3．2无机化合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系也可以制备无机化合物，卤化银在照像底片乳胶中应用非常重要，尤其是纳米级卤化银粒子。用水一AOT一烷烃微乳体系合成了AgCl和AgBr纳米粒子，AOT浓度为0．15mol／L，第一个微乳体系中硝酸银为0．4mol／L，第二个微乳体系中NaCl或NaBr为0．4mol／L，混合两微乳液并搅拌，反应生成AgCl或AgBr纳米颗粒。

又以制备CaCO3为例，微乳体系中含Ca(OH)2，向体系中通入CO2气体，CO2溶入微乳液并扩散，胶束中发生反应生成CaCO3颗粒，产物粒径为80～100nm。

3．3聚合物纳粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备有机聚丙烯酸胺纳粒。在20mlAOTt――正己烷溶液中加入0．1mlN－N一亚甲基双丙烯酰胺（2mg／rnl）和丙烯酰胺（8mg／ml）的混合物，加入过硫酸铵作为引发剂，在氮气保护下聚合，所得产物单分散性较好。

3．4金属单质和合金的制备

利用W／O型微乳体系可以制备金属单质和合金，例如在AOT－H2O－n―heptane体系中，一种反相微胶束中含有0．lmol／LNiCl2，另一反相微胶束中含有0.2mol/LNaBH4，混合搅拌，产物经分离、干燥并在300℃惰性气体保护下结晶可得镍纳米颗粒。在某微乳体系中含有0．0564mol/L，FeC12和0．2mol／LNiCl2，另一体系中含有0．513mol/LNaBH4溶液，混合两微乳体系进行反应，产物经庚烷、丙酮洗涤，可以得到Fe－Ni合金微粒（r=30nm）。

3．5磁性氧化物颗粒的制备

利用W／O型微乳体系可以制备氧化物纳米粒子，例如在AOT－H2O－n－heptane体系中，一种乳液中含有0．15mol／LFeCl2和0．3mol／LFeCl3，另一体系中含有NH4OH，混合两种微乳液充分反应，产物经离心，用庚烷、丙酮洗涤并干燥，可以得到Fe3O4纳粒（r=4nm）。

3．6高温超导体的制备

利用W／O型微乳体系可以合成超导体，例如在水一CTAB一正丁醇一辛烷微乳体系中，一个含有机钇、钡和铜的硝酸盐的水溶液，三者之比为1：2：3；另一个含有草酸铵溶液作为水相，混合两微乳液，产物经分离，洗涤，干燥并在820℃灼烧2h，可以得到Y－Ba－Cu―O超导体，该超导体的Tc为93K。另外在阴离子表面活性剂IgegalCO－430微乳体系中，混合Bi、Pb、Sr、Ca和Cu的盐及草酸盐溶液，最终可以制得Bi－Pb－Sr－Ca－Cu―O超导体，经DC磁化率测定，可知超导转化温度为Tc＝112K，和其它方法制备的超导体相比，它们显示了更为优越的性能。

目前对纳米颗粒材料的研究方法比较多，较直接的方法有电镜观测（SEM、TEM、STEM、STM等）；间接的方法有电子、X一射线衍射法（XRD），中子衍射，光谱方法有EXAFS，NEXAFS，SEX－AFS，ESR，NMR，红外光谱，拉曼光谱，紫外一可见分光光度法（UV－VIS），荧光光谱及正电子湮没，动态激光光散射（DLS）等。

微乳化技术范文篇4

关键词：水溶性蜂胶；加工工艺；乳化；溶解度；生物学活性

蜂胶的应用历史悠久，化学成分复杂，生物学活性广泛，是近20年来国内外蜂产品研究开发的热点。蜂胶是一种天然胶黏性物质，温度低时变脆，温度高时变黏，且难溶或不溶于水，在胃肠道中吸收较差，生物利用度较低。蜂胶中大多数物质是脂溶性和醇溶性成分，疏水性强，而在乙醇中具有良好的溶解性。蜂胶中的黄酮类化合物一般在水中的溶解度极低，易溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。由于水溶性制品更容易被吸收，还可以减少乙醇作为蜂胶溶剂引起的过敏、刺激胃肠道、增加肝脏负担等。因此，蜂胶的水溶工艺一直受到人们的关注，研究和应用前景十分广阔。本文介绍了水溶性蜂胶加工工艺的研究进展，重点介绍使用乳化剂制备水溶性蜂胶的技术方法，评价了该技术用于蜂胶的适用性和存在的问题，旨在为蜂胶的深入研究和加工利用提供参考。

1乳化剂法

乳化是指一种或多种液体以微粒的形式均匀分散在另一种不相混溶的液体中以形成相对稳定的乳状液的过程。乳化剂可以改变乳化体系中各组成相之间的表面张力，形成均匀分散的乳状液。乳化剂的复合使用更有助于降低界面张力，阻止液滴的聚集倾向，有助于改善乳化效果，增加乳液的稳定性。目前大多使用有机溶剂和乳化剂来配制蜂胶乳化液。蜂胶乳化工艺的研究概况见表1。1.1乳化剂的单一使用与复合使用。Tween系列乳化剂对蜂胶的乳化作用研究最多，实验结果均表明Tween系列乳化剂对蜂胶具有良好的乳化效果。使用一种乳化剂不如多种乳化剂复合使用对蜂胶的乳化效果好[1]。使用乳化剂所得的蜂胶乳液保持了较高的抗菌活性和抗氧化活性，但是抗菌效果低于蜂胶乙醇溶液[4]。蜂胶还可以与一些抗菌活性物质（如银离子、壳聚糖）结合配制成抗菌乳液[6-8]。Yang等[9]用Tween-80和亲水性磷脂组成的复合乳化剂乳化蜂胶PEG-400溶液，乳液中蜂胶的浓度为0.02g/mL。该蜂胶乳液显示出对细菌生长和L-抗坏血酸降解的显著抑制作用，并且有效保持了橙汁pH值、可滴定酸度、总酚含量、色泽和抗氧化能力，说明作为化学防腐剂的替代，蜂胶乳液有希望用作橙汁或其他果汁的天然添加剂。除Tween系列外，亲水性磷脂[9]、蔗糖酯、黄原胶和明胶[4]都可以乳化蜂胶，配制成非常稳定的乳状液。明胶对蜂胶有良好的乳化效果，原因可能是：明胶是一种亲水性基团较多的蛋白质，蜂胶中含有许多酚羟基化合物，两者能够构成复合物。而Span系列非离子型乳化剂和分子蒸馏单甘酯不能使蜂胶均匀分散在水中[16]，这可能是因为其亲水亲油平衡值（HLB值）偏低。羧甲基纤维素钠和阿拉伯胶同样对蜂胶的乳化效果较差。陈崇羔[5]的研究表明，HLB值与对蜂胶的乳化效果没有呈正相关或负相关。而曹炜[16]研究发现随着Tween系列乳化剂HLB值的增加，其对蜂胶的乳化能力也随之增加，并给出了解释。Tween系列乳化剂的乳化机理是分散相与聚氧乙烯基结合，分散相分散在胶团的栅状结构中，HLB值大的Tween-20可以复合更多的蜂胶。而Tween-60比Tween-20疏水性强，当与蜂胶络合时，其HLB值比Tween-20下降快，因此Tween-20对蜂胶的乳化能力最强。使用HLB法作为乳化剂的粗略选择依据是目前常见的筛选方法，但是也具有局限性。蜂胶的组成复杂，不能简单地从HLB值推断出具体乳化剂的选择，还需要通过实验加以确定。由于蜂胶水溶性很差，现在一般使用有机溶剂（如乙醇、聚乙二醇等）和乳化剂（Tween-80、磷脂等）来制备蜂胶溶液，所用的物质大部分为非常用物质，国家对这些物质的添加有严格的规定和限制，同时这些物质的添加可能会降低蜂胶的药理作用，增加毒副作用和产品成本。因此，探索有机溶剂或乳化剂添加量少甚至不添加、制备简单、机体吸收率高的水溶性蜂胶的加工工艺是目前高效利用蜂胶资源的难点之一。1.2微乳化。微乳是一种透明或半透明、低黏度、各向同性且热力学稳定的油-水混合体系，其通过油相、水相、乳化剂和助乳化剂以适当的比例自发形成。乳化剂可降低油相和水相之间的界面张力，然而，此条件下的界面张力只能形成乳液，助乳化剂可进一步帮助乳化剂降低油相和水相之间的界面张力，从而促进微乳液自发形成，并提高其稳定性。蜂胶微乳的制备一般先借助伪三元相图筛选出乳化剂、助乳化剂和油相。至今已有许多学者研究了蜂胶微乳的制备方法，发现所得乳液具有良好的愈合烧伤的能力[19]，可用于治疗口腔和咽喉炎症[25]等。蜂胶还可与黄芪多糖复配形成复合蜂胶微乳[26]。蜂胶微乳对大肠杆菌O157、金黄色葡萄球菌、痢疾志贺氏菌等细菌的抑菌效果优于蜂胶乙醇溶液，对酵母菌、霉菌具有相同的抑菌作用[14]。但也有研究发现乳化后的蜂胶抑菌作用降低显著[11]。由蜂胶醇提物制备的微乳液具有良好的抑制致龋细菌生长的能力和使牙釉质表面再矿化的能力，可代替氟化铵用以防止龋齿[23]。Fan等[21,22]以RH-40、无水乙醇、乙酸乙酯和蜂胶黄酮为原料制备蜂胶黄酮微乳（propolisflavonemi-croemulsion，PFM），在最佳制备条件下，蜂胶黄酮浓度为3.0mg/mL；透射电镜下呈球形，平均粒径为12.70±0.63nm，zeta电位为-3.27±0.15mV；在体外，PFM能够显著促进淋巴细胞增殖，促进IL-2、IFN-γ的分泌；在体内，高、中剂量的PFM可以明显增强淋巴细胞活性，提高血清中IgG、IgM、超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的含量，并降低丙二醛含量。结果表明，PFM能够显著提高蜂胶黄酮的免疫和抗氧化活性，有望开发成新型的蜂胶黄酮制剂。微乳液的物理化学性质主要取决于乳化剂、助乳化剂、油和水的比例[19]。微乳的优势是能够同时增溶溶解性有差异的组分，并且具有良好的分散性，有利于吸收，提高生物利用度。传统的蜂胶乳化方法，加入乳化剂并通过高剪切、超声波、高压均质等方式进行乳化，但其稳定性问题至今还没有解决。蜂胶乳化液颗粒粒径较大，不稳定，易分层，而且蜂胶乳化液的稳定性易受温度、杂质等环境因素的影响，所以必须寻找合适的乳化剂或复合乳化剂，以形成较宽范围下稳定的蜂胶乳化液。与传统的乳化方式相比，微乳化蜂胶具有以下优势：①制备相对简单，只需把有机相、水相、乳化剂、助剂等以相应的比例混合，经搅拌均匀．即可自发形成；②稳定性高，具有较宽的储藏温度，长时间贮存不分层；③黏度增大不显著，流动性好，便于雾化。1.3纳米乳化。纳米乳液是一种非热力学稳定体系，通过混合不同比例的水相、油相、乳化剂和助乳化剂制备而成。与微乳液相比，纳米乳液中使用的助乳化剂和乳化剂的量小于微乳液中的添加量，并且类型不只局限于小分子量的化合物，还包括高分子量化合物，如蛋白质、多糖等，所以不易使油水两相界面间的能值降低至最优值，需要通过超声[27]或高压均质[28]等外力加入。而微乳中添加的乳化剂和助乳化剂通常为低分子量化合物，并且添加量大，由于负界面张力而自发形成微乳体系。Chae和Park[29]使用脂质和卵磷脂通过高压均质化制备了含维生素C、维生素E和蜂胶的纳米乳液，通过体内和体外实验证实了该纳米乳剂对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有很好的抗菌性，还可以降低白细胞介素-1β的表达。由此可以期望该纳米乳液对牙龈疾病具有良好的治疗效果。Chae等[30]还应用此纳米乳液制成了一种凝胶型功能性牙膏。患者使用牙膏后，软组织、牙龈组织和黏膜伤口上的溃疡和炎症的情况得到有效改善，伤口愈合迅速，且没有显示出任何副作用。Mauludin等[17]制得的蜂胶纳米乳液透明，颗粒几乎为球形，粒径为23.7nm，多分散指数为0.338。蜂胶纳米乳液经过6个循环的冻融试验和稳定性试验，表现出良好的稳定性；与原始蜂胶提取物相比，纳米乳液对DPPH自由基的清除率下降不明显，并且被证明是安全的。

2其他水溶性蜂胶加工工艺

除乳化方法外，还可通过以下加工工艺增加蜂胶在水中的溶解性。(1)微胶囊法：麦芽糊精[31]、β-环糊精[32]、明胶[33]、水溶性玉米蛋白等都是很好的蜂胶微胶囊壁材。壁材对蜂胶的有效成分进行包埋，可以提高蜂胶制品的保质期[31]，可掩盖蜂胶的特殊气味，并保持良好的抗菌作用[33]。蜂胶微胶囊化克服了蜂胶水溶性差、有异味、挥发性成分易损失的缺点，不但使蜂胶原有活性成分不会损失，且缓慢释放。李雅晶和胡福良[32]制备的粒径在纳米范围的蜂胶微胶囊能够显著降低血清胆固醇。(2)脂质体法：蜂胶中极性较大的化合物被包裹在脂质体的水相中，而一些极性较小的脂溶性化合物被包裹在脂质膜中，有利于防止光、热、氧气和金属离子等环境因素影响蜂胶的有效组分。蜂胶脂质体也能解决蜂胶稳定性差、水溶性差、气味强烈等问题。(3)水提取法：目前蜂胶的有效成分主要使用乙醇提取法提取，所得的蜂胶醇提物不易分散于水相中，具有刺激性，使用乳化剂制备的蜂胶乳化液作为功能性食品长期食用，可能存在着不良反应和生产成本增加的问题。而醇溶水提法克服了这些问题，并且生产工艺相对简单。用这种方法制备的水溶性蜂胶尽管活性物质的种类和数量少于蜂胶醇提物，但水提取物的许多生物学活性却明显强于醇提物[34]。但是也有一些研究有相反的结果[36]。(4)酶提法：选用合适的酶处理蜂胶以破坏蜂胶的结构，引起局部塌陷、溶解或松散等，加速活性物质的溶解，提高提取效率，缩短提取时间。酶法提取有效活性组分的新兴技术已经广泛应用于许多领域。与乳化法相比，酶法制备的水溶性蜂胶拥有无毒、高效、水解液透明及易调节控制等优点[35]。随着对酶技术的继续探索，酶技术与其他方法如超声、超高压、微波等方法的结合可以为水溶性蜂胶的加工工艺拓展新的思路。

3总结与展望

微乳化技术范文篇5

金属的机械加工通常包括两种类型：金属的去除和金属的变形。前者作业是靠刃具把金属从被加工件上除掉；后者则是用模具使金属在应力下塑性变形，如轧、拉拔、冲压、挤压等。一般习惯地把金属去除作业所用的润滑剂称为切削液，而把金属变形用的润滑剂称为金属加工工艺用液体。金属加工液则是泛指上述两类加工、作业用润滑剂。

（一）、金属切削液的选用（技术切削设备的润滑见机床的润滑特点）

大部分金属切削需要使用切削液，甚至在可以正常进行干切削的作业，如果选用适当的冷却润滑剂也可增加工效。早在1883年，F.W.泰勒(Taylor)曾证明用冲洗刀具和加工件可使切削速度提高30%~40%。金属切削液的品种繁多。

ASTMD2881把金属加工用的液体划为三类：

(1)油和油基液体；

(2)水基乳液及分散体；

(3)化学溶液(真溶液及胶体溶液)。

2类与3类之间的基本区别在于分散相的粒度和粒度分布。溶解油乳化液的平均粒度大于1μm，真溶液及胶体溶液的粒度范围为20~40nm。胶体乳液(Ⅱ-C)代表了一种介于化学溶液与溶解油的乳液之间的中间状态，其粒度分布介于上述两等级之间。这种划分原则基本上是一个理论性的区分，因为从典型的矿物油到不含油的化学溶液之间，可能存在着无限度的等级。

近年来，金属切削液的发展和变化主要是在水溶性液体领域(2、3类)。由于这类液体以水为基质，其传热速度高(水的传热速度为油的2.5倍)。等量的水吸收一定热量后，比油的温升要慢得多，从而提高了冷却效果，且可减少油雾，因此水基切削液的用量增大。以英国为例，水基切削液在整个切削液市场中约占60%。但是水基切削液与油相比存在着润滑性差，其次是锈蚀、胶体稳定性、化学稳定性、生物稳定性、可滤性、泡沫性等问题。这些问题对切削液在机床应用时的“油池寿命(SumpLife)”至关重要。合理选择、应用、监控和维护，对使用水基切削液特别重要。

1、金属切削液的成分与选择

根据我国目前市场情况，切削液的主要成分如下。

(1)油或油基液体：属于ASTMD2881分类中的Ⅰ-A、Ⅰ-B、Ⅰ-C，习惯称为切削油(也称净切削油)，主体为矿物油，含或不含添加剂。

(2)乳液：属于ASTMD2881分类中的Ⅱ-A、Ⅱ-B、Ⅱ-C，有时称为溶解油。根据矿物油含量和油滴粒度可分为3种：粗乳液：含油65%~80%,油滴粒度2~10μm；微乳液：含油40%~50%，油滴粒度＜1μm；半合成乳液：含油5%~40%，油滴粒度约0.1μm；

(3)合成液体：含油或不含油，以溶于水的高分子有机物为主要润滑剂。

(4)化学溶液：不含油，属ASTMD2881分类中的Ⅲ。从以上成分来看，以切削油的润滑性最好。乳化液中的粗乳、微乳和半合成型乳液，如配制得当也有相当好的润滑性能。目前粗乳液和微乳液的使用范围最广泛。用于重负荷切削的乳化液要含极压添加剂。合成液是乳化液的补充产品。这种液体常用在特定的用途上。某些合成液体在使用中由于浓度增大，清洗性增强而导致损伤操作人员的皮肤和机床涂层。化学溶液是不含矿物油的水溶液。使用前用水稀释，有良好的冲洗、冷却效果，并应能防止接触区域的锈蚀。这类液体主要用于研磨，功能在于清洗和冷却，没有润滑性。切削液的选择，首先要避免使用那些对机床、刃具和加工材料有害的液体。通常，不含游离硫的硫化油适用于加工钢材和铜材。而有些铜合金和高镍合金，在硫剂(特别是含游离硫)作用下会产生暗色斑痕。水基切削液的成分比较复杂，这是因为要顾及乳化系统的稳定，既要考虑诸成分的HLB值，又要达到各项性能的平衡。由于切削液以水为基质，还应考虑诸成分的水溶性或在水中分散的性质。

选择切削液前应充分了解下列情况。

1.1加工材料的性质

被加工的材料物理化学性质各异，反映在切削操作上就会有切削的难易和与切削液相容性等新问题。对较难加工的材料及其与切削液的相容性分别简略介绍如下。

铝：质软，切割易粘切具。乳化液如碱性强，与铝产生化学反应，造成乳液分层。应选用专用乳化液或石蜡基矿物油作冷却润滑剂。

黄铜：切削时产生大量细屑，易使乳化油变绿。含活性硫的油剂可使加工材料变色，如选油剂要有过滤设备。

青铜：剪切前产生显著的塑性变形，可使乳化液变成绿色。如选油剂要有过滤设备。

铜：粘韧，切削时产生微细卷曲的屑，可使乳化液变成绿色，影响乳化液的稳定，在活性硫作用下生污斑。如选用油剂要配备过滤设备。

可锻铸铁：切削时产生大量微细的具有化学活性的磨蚀性屑。这些活性细屑好似过滤介质，削弱了乳化液的活性，而且可生成铁皂，使乳化液变为红褐色，乳化液的稳定性变劣。如使用油剂，必须用离心机或过滤器把铁屑除去

铅及其合金：易切削，可生成铅皂，破坏乳化液的稳定。如使用油剂，对油剂有稠化倾向，要防止使用含大量脂肪的油剂。

镁：切削时产生细屑，可燃。一般不使用水基切削液，可采用低粘度油作为切削液。

镍及高镍合金：切削时局部产生高热，切屑可能烧结。可选用重负荷乳化液或非活性硫化油。

钛：产生磨蚀性、可燃的切削，易发生加工硬化现象，应用重负荷乳化油或极压油剂。

锌：切削面不规整，难以取得良好的光洁度，与乳化液生成锌皂，使乳化液分离，应选专用乳化液。

1.2加工工况

刀具的作用是在主剪切区域把加工材料用强剪切力切除剥落。刀具的推进面和暴露的新鲜金属面之间，由于强烈的附着作用使推进面受到高的应力。因切割剥落的屑要移过刀具推进面，从而形成了第二剪切区域。在第二剪切区域产生的剪切作用使刀具受到最大摩擦力。润滑和冷却作用在此时同样重要。但属于金属去除的机械加工种类很多，又各有其独特的工况。一般认为，在低速加工(螺纹切削、扩孔和齿面切削)时，切削润滑剂的主要任务是缩小推进面与屑的粘结，作为边界润滑剂。在高速切削加工时，切削液的主要作用是降低摩擦热，带走热量。

那些切削液难以到达剪切区域的加工作业，给润滑、冷却造成很大的困难。通常对扩孔、齿轮切削(特别是滚齿)、深孔钻和镗孔、攻丝(特别是盲孔)、深套孔、车螺纹加工要精心选择适用的切削液。

1.3油基和水基的特点

油基切削液指含添加剂的矿物油。水基切削液指乳液、合成液及化学溶液。笼统地说，低速重负荷切削需要充分的润滑，通常选用极压切削油剂。高速浅层切削，冷却是首要的，一般选用水基切削液。有些极压乳化液具有很好的润滑和冷却性，可以用于重负荷切削。一般的研磨加工，有时润滑反而有害，故可使用合成液或化学溶液。加工材料、刀具材质、机床构造也是确定选用油基液或水基液的重要依据。

2使用和维护

2.1配制(稀释)只有水基切削液需要配制，即按一定比例加水稀释。水基切削液特别是乳化型的，在用水稀释时要注意以下几个方面。

2.1.1水质一般情况下不宜使用硬度超过400的水，因高硬度的水中所含的钙、镁离子会使阴离子表面活性剂失效，乳液分解，出现不溶于水的金属皂。即使乳化液是用非离子表面活性剂制成，大量的金属离子也可使胶束聚集，从而影响乳液的稳定性。太软的水也不宜使用。用太软的水配制的乳化液在使用过程中易产生大量泡沫。

配制乳化液的水的适宜硬度应为50~200。可用去离子水和未经处理的工业水混配使用。我国幅员辽阔，切削液品种极多，因此在选购水基切削液之前，最好用当地的水作调配试验。一般禁止使用处理后的污水、含化学物质的水和二次水来配制乳化液。锅炉用的软化水也要慎用。硬水地区的用户可采用碳酸钠法把水软化后使用。软化剂用量最好经试验确定。要防止软水后水的pH值过高。软水剂使用过度会破坏乳化液的稳定。

2.1.2稀释

切削液的稀释关系到乳化液的稳定。切削液在使用前，要先确定稀释的比例和所需乳化液的体积。然后算出所用切削液(原液)量和水量。

选取洁净的容器，将所需的全部水倒入容器内，然后在低速搅拌下加入切削液原液。配制乳化液时，原液的加入速度以不出现未乳化原液为准。切削液原液和水的加入程序不能颠倒。不要在机床的油池(槽)内直接调配乳液。

2.2切削液的使用

切削液的使用效果，首先取决于正确选用适合加工工况的切削品种，以及合理地调配稀释。但以下诸因素亦值得重视。

(1)循环液体总量

机加工过程中循环使用的切削液因飞溅、雾化、蒸发以及加工材料和切屑携带，不断地消耗。这种消耗以a(携带值)表示。其定义是：为了维持机床油槽原有切削液的体积，每月需补加切削液量，以原有体积倍数表示。例如，一个切削液循环系统的a=1，是指一个V为20m↑3液体循环系统，每月需补充稀释后的切削液(或油)20m↑3。欧洲汽车工业机加工的a值为1~1.5。个别切削液循环系统可低至0.25，即原来投入的切削液，假设不进行补充，4个月就会被携带完，也有高达a=4的。

携带值a与加工材料的形状关系很大。携带值a无疑与机加工费用相关。但携带值太小会增大切削液的维护费用。每立方米冷却剂一年的总费用K为：

K=k1+k2+k3（元/m3·年）

式中，k1为变换冷却剂的费用(原液+水)、废冷却液排放费用(劳力、清洗、充入水以及停工时间)；k2为携带值费用(液体因工件、切屑携出的损失及液体雾化、蒸发的损失)；k3为冷却剂的维护费用。从上式可知，携带值过大或过小都会增大费用。

冷却液的逐渐消耗，使循环系统的液体减少，液体温度上升甚至过热，冷却效力下降。冷却效力下降会影响加工件的精度，并使刀具硬度下降。切削液温度升高会加剧液体的雾化和蒸发，污染车间环境，进而增大液体消耗，形成恶性循环。通常机床的液槽(油槽)如处于半满状态就不能发挥液体的应有功效，而且液体易变质。

当使用油剂切削液(净切削油)的温度过高，危害更为严重。净切削油的冷却能力较低，且多用在那些难加工、发热量大的切削中。油槽内净切削油超温不但具有前述危害，还可能导致添加剂分解(分解可能产生有害物质)，损坏机床、加工材料和刀具，恶化环境。特别是含大量氯化物添加剂的净切削油，大多用于苛刻的机加工，产生的热量大。这时油槽应增多充油量，以增加热容量。

(2)切削液的流量

一般的机加工应保证压力、大流量。镗深孔和空心杆刀具可采用高压喷射冷却液，以利于把切屑冲刷出来。有些中低碳钢和钛材的钻孔加工采用脉冲式注射冷却液更有利，但要注意适合油泵的性能。苛刻的加工所使用的含氯净切削油，要加大流量。

流量的大小可用循环系数f表示。定义是每小时循环量为总容量的倍数。切削液循环系统的温度、泡沫、污染物含量对f都有影响。

(3)油嘴形状

油嘴的形状应适合被加工件的形状和大小，以及刀具种类和操作程序。良好的油嘴应使切削液一直保持液流平坦，使加工件各部分充分浴于液体内。油嘴形状要按实际效果来调整，基本要求是使最需要冷却和润滑之处得到足够的冷却液。

(4)泡沫

水基切削液和净切削油在使用中会发生泡沫过多的问题。泵速过大会造成液体湍流，或者油管阻力形成喷射会增大液体的泡沫。特别是水基切削液的泡沫性是其主要性能指标之一。不同性质的切削液相混(如净切削油与乳化液相混)也会使泡沫增多。机床变更切削液前要洗净油槽和循环路线。此外配制乳化液时要避免激烈搅拌和空气搅拌。过度软化的水和含碱的水会增加乳化液的泡沫。流体循环泵密封不严也会增大液体的泡沫。泡沫的危害使冷却润滑液失效和油槽容积的浪费。泡沫严重的冷却液会造成机床、刀具和工件损坏。

(5)机床的密封

经常检查机床的轴封(特别是用乳化液作为冷却剂时)，防止切削液串入机床齿轮箱、床头箱或其它密封的传动机构内。乳化液如果进入矿物油润滑系统将使机床磨损。含极压剂的净切削油串入机床传动或液压系统，危害较小。

2.3切削液的维护

大型机械加工车间常采用集中冷却润滑系统。这类循环系统的冷却液不停地循环使用，油池寿命十分重要。延长油池寿命除了冷却液的质量和合理使用外，冷却液的维护也是重要的因素。冷却液、切削液的维护工作主要包括以下几项。

(1)确保液体循环路线的畅通

及时排除循环路线的金属屑、金属粉末、霉菌粘液、切削液本身的分解物、砂轮屑，以免造成堵塞。

(2)抑菌

削液(特别是乳液)抑菌生长的重要性是人所共知的。可采用定期投入杀菌剂和用超微过滤等手段抑制细菌的繁殖。

(3)切削液的净化

污染切削液的物质主要是金属粉末和砂砾细粉、飘浮油和游离水、微生物和繁殖物，特别是毛霉目真菌。

切削液内所含的固体粉末来源于加工件和刀具。这类固体不但易堵塞管路并有以下危害：(1)悬浮于冷却液内的粒子损坏泵的密封，增大刀具磨损，损害人的皮肤，影响加工质量；(2)固体沉淀在油池底部，与有机物聚结，形成一层有大量气孔的沉淀层，为微生物繁殖提供了有利条件，而霉菌的细丝更稳定了沉淀的固体；(3)切削液中的金属粉末具有很高的化学活性，可使切削液中的某些成分失效。菌污染使切削液酸败分解，霉菌的繁殖产生粘稠物，导致管路和喷嘴堵塞。

飘浮油是指机床传动和液压系统用油因机床密封不严漏入切削液系统的油。飘浮油的危害是使切削液系统的某些材料膨胀变形，干扰了乳化液的乳化平衡，使乳化液失去稳定性。而且飘浮油常浮于乳液油表层，阻挡了乳化液和空气的接触，导致乳化液缺氧，使厌氧菌快速繁殖，加速乳化液的腐败变质。

微乳化技术范文篇6

【关键词】固体脂质纳米粒制备方法给药途径综述

药物载体输送系统亚微粒(如微乳、微球、脂质体、药质体)的研究已成为药物新剂型研究中非常活跃的领域。纳米粒又称毫微粒，是一类由天然或合成的高分子材料制成的纳米级固态胶体颗粒，粒径为10-1000nm，分为纳米球和纳米囊。药物可包埋或溶解在纳米粒的内部，也可吸附或偶合在其表面。其既能改变药物的释放速度，又能影响药物的体内分布、提高生物利用度。制备纳米粒的材料较多，大致可分为聚合物和脂质材料，前者制成的纳米粒称为聚合物纳米粒(polymericnanoparticles)，后者称为固体脂质纳米粒(solidlipidnanoparticles，SLN)。SLN具有生理相容性好、可控制药物释放及良好的靶向性等优点。

1载药纳米粒的种类

1.1纳米脂质体

脂质体(脂质小囊)最早是指天然脂类化合物悬浮在水中形成的具有双层封闭的泡囊，现在可人工合成的一种具有同生物膜性质类似的磷质双分子层结构载体。亲脂性药物可包封于脂质双层膜中，亲水性药物则溶解于水相内核中。脂质体具有可保护药物免受降解，达到靶向部位和减少毒副作用等优点，同时脂质体膜易破裂、药物易渗漏、包封率低、释药快等也是其存在的缺陷。纳米脂质体的制备方法主要有超声分散法、逆相蒸发法等，张磊等用逆相蒸发一超声法制备了胰岛素纳米脂质体，平均粒径为83.3nm，包封率78.5％。

1.2聚合物纳米粒

其由天然大分子材料或合成的聚合物材料，用分散单体的聚合法或聚合物的分散法制备而成。如聚丙烯酰胺类、聚氰基丙烯酸烷酯、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等。聚合物系统的特点是便于化学修饰，包括嵌段和梳状聚合物的合成。聚合物纳米粒的问题是制备过程中的有机溶剂残留，聚合物毒性和缺乏大规模的生产方式。其制备方法有聚合反应法、超临界流体技术、盐析或乳化分散法等等。

1.3固体脂质纳米粒

SLN是以多种类脂材料如脂肪酸、脂肪醇及磷脂等为载体将药物包裹于类脂材料中制成固体颗粒。SLN具有一定的缓释作用，主要适用于难溶性药物的包裹，被用作静脉注射或局部给药达到靶向定位和控释作用的载体，能避免药物的降解和泄漏。它也具备毒性低、能大规模生产的优点。SLN主要适用于亲脂性药物，用于亲水性药物时存在包封率较低的缺陷。

2SLN的制备方法

2.1高速剪切匀质和超声法

这两种方法是最早用来制备SLN的方法，它们操作简单、应用广泛，其缺点是分散性能不好，超声时易被金属污染，因此限制了它们的应用。

2.2高压乳匀法

它是制备SLN可靠而有力的技术。它可分为冷乳匀法和热乳匀法。

2.2.1冷乳匀法

将药物溶解于熔融脂质材料中，固化后在液氮或干冰冷却下研磨到微米级尺寸，分散于含有表面活性剂的水相中，在低于脂质材料熔点温度下进行高压乳匀。杨时成等人用高压乳匀法研制的喜树碱固体脂质纳米粒，其平均粒径为196.8NM，载药量为4.77％，包封率为99.51％。

2.2.2热乳匀法

将脂质材料加热熔化，加入药物，熔融液分散于含有表面活性剂的水相中，然后通过高压乳匀机循环乳化，冷至室温或以下即得。SLN粒径与匀化压力和乳匀次数有关，一般来说，温度越高，由于内相的粘度降低，SLN粒径越小，但同时高温也使药物和载体的降解增加。

2.3溶剂挥发法

将脂质材料溶于与水不相混溶的有机溶剂。(如环己烷、氯仿)中，然后在水相中乳化，挥发溶剂，脂质在水介质中沉淀形成固体纳米粒。此法的优点是可以避免加热，缺点是有机溶剂的残留使药物有潜在毒性。应晓英等用此法制得卡马西平硬脂酸固体脂质纳米粒，平均粒径120.04±9.8nm，包封率89.8％，具有明显的缓释作用。

2.4溶剂分散法

将脂质在一定温度下溶于有机溶剂，然后倒人酸性(调节zata电位)水相中，得到凝聚的SLN，离心分离即可。张惠宏等叫用该法制备了丙酸倍氯米松固体脂质纳米粒，虽在最初3h有药物的突释现象，但在随后4h药物的释放明显缓慢，每天释放约为药物总量的6％，实现药物的控释。

2.5微乳法

微乳法制备SLN通常先将脂质载体加热熔化，加入药物、乳化剂、辅助乳化剂和温水制成外观透明、热力学稳定的o/w型微乳，然后在搅拌条件下将微乳分散于冷水(2-3℃)中，即可形成SLN分散体系，所获得SLN的小颗粒尺寸是由微乳胶粒沉淀而成并非机械搅拌所致。其缺点是稀释步骤使得所制备SLN含量相对于其他无稀释步骤的方法要低。

3SLN给药途径的研究

3.1注射给药

SLN主要被制成胶体溶液或冻干粉针后静注给药，达到缓释、延长药物在循环系统的停留时间等目的。杨时成等将喜树碱(CA)制成Poloxamer188包衣的固体脂质纳米粒混悬液，静脉注射后的结果为CA—SLN对心、脑有较好的靶向性和缓释作用，同时还降低CA对肾脏的毒性副作用。研究表明，SLN的毒性比聚乳酸／羟基乙酸纳米粒的毒性低90％，比聚氰基丙稀酸纳米粒的毒性低99％，适于用作静脉给药系统的药物载体。

3.2SLN的局部给药

研究表明，SLN固体颗粒本身就具有对紫外吸收作用。当SLN包封在系统物理防晒时，配方会显示出防晒效果的协同作用。同时可避免防晒分子渗透人皮肤所产生的发炎现象，从而显现出SLN在化妆品领域广大的发展前景。

3.3口服给药

SLN可用喷雾干燥或冷冻干燥法制成粉末添加到片剂基材中，制备丸剂时，SLN分散体可作为压模时的润滑剂，也可直接填充于硬胶囊或软胶囊中。于波涛等通过比较自制的氟尿嘧啶类酯纳米粒冻干针剂和商用氟尿嘧啶注射液在兔体内的药时过程均符合二室模型，但在药物动力学参数上存在明显差异，从而提示药物制成SLN后可以显著改变药物在体内的分布，最终达到靶向给药的目的。

3.4SLN的肺部给药

SLN可用喷雾干燥法制成粉末，用于肺部干粉吸人用药。药物从肺部释放的主要优点是可控制释放曲线。可考虑靶向肺巨噬细胞，因为肺部的颗粒很容易被肺部巨噬细胞获得。此外，还有透皮给药、眼部给药等，由于静脉注射给药对粒径的要求较高，使得它成为最有前途也是最具挑战性的给药途经。

4结论

虽然SLN在载药量、稳定性等方面尚存在一些问题，但其作为一种很有希望的新型载体系统，目前还处于研究阶段，其在靶向和缓控释方面仍是非常有吸引力的，相信它的发展和完善必将会使人类传统用药发生一场全新变革。

参考文献

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[3]杨时成，朱家壁，梁秉文等．喜树碱固体脂质体纳米粒的研究[J]．药学学报，1999，32(2)：146.

[4]应晓英，胡富强，袁弘．卡马西平硬脂酸固体脂质纳米粒的制备与理化性质研究[J]．中国医药工业杂志，2002，33(11)：543～546.

微乳化技术范文篇7

钢铁企业的污（废水）由于污染物成分复杂，在进行反渗透脱盐处理时，若只采用常规水处理工艺(如：中和、生化处理、混凝、澄清、介质过滤等)作为反渗透的预处理，往往无法满足反渗透系统的进水水质要求，造成反渗透装置的快速污堵及频繁清洗。在常规水处理工艺的基础上结合超滤处理工艺作为反渗透的预处理，则能够大大降低反渗透装置的污堵速度及清洗频率，保证反渗透系统的长期、稳定运行，为钢铁企业提供可替代新鲜水、锅炉用水、工业工艺用水的高品质回用水在钢铁、冶炼和机加工等行业的诸多流程中（冷轧、热轧、金属加工、酸浸、抛光等）都会产生大量的含油废水。传统的处理方法（化学破乳法、充气浮选法以及各种重力分离法等）无法有效除油，产生大量难以处理的废油污泥，不但不能达到污水排放标准、还具有处理工艺冗长，处理成本高，占地面积大等缺点。乳化油废水成分非常复杂，主要含有矿物油、乳化剂、表面活性剂等，特别是油和油脂的含量很高，油份不但以微米和亚微米级大小的粒子存在，性质十分稳定，且含有很高的COD，直接排放会给环境带来严重的污染。

由于含油废水具有抗混凝性，传统典型化学方法在处理油水分离上往往无能为力。凯发研发的专利膜产品与高效的膜分离处理技术，有效解决了含油废水的分离难题。该技术能将乳化油强制截流，回收油、脱膜液和洗涤剂，出水经过进一步处理后达到排放或回用要求，甚至油、脱膜液和洗涤剂都可回收和循环使用。

膜分离技术作为一种新型、高效的分离技术，近年来取得了令人瞩目的飞速发展，已广泛应用于国民经济的各个领域。在节能减排、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用，特别是在水资源利用和环境保护方面起着举足轻重的作用。

二、中水回用处理技术简介

中水回用处理技术按其机理可分为物理法、化学法、生物法等。中水回用技术通常需要多种处理技术的合理组合，即各种水处理方法结合起来深度处理污水，这是由于单一的某种水处理方法一般很难达到回用水水质的要求。目前，中水回用处理的基

本工艺有：

1、二级处理→消毒；

2、二级处理→过滤→消毒；

3、二级处理→混凝→沉淀(澄清、气浮)→过滤→消毒；

4、二级处理→微滤/超滤→消毒。

当对回用水水质有更高要求时，可选用其它处理工艺，即在深度处理中增加活性炭吸附、臭氧-活性炭、脱氨、离子交换、纳滤、反渗透等单元技术中一种或几种组合。

目前，中水回用处理技术的发展趋势是采用集成膜系统(IntegratedMembraneSystem，IMS)[2，3]，即将微滤(MF)、超滤(UF)、纳滤(NF)和反渗透(RO)等组合起来。IMS系统具有可靠性高、对原水的水质变化不敏感、操作费用低且均为商品化组件式装置的特点，并已在不同行业的中水回用中得到了广泛的应用。

三、中水回用案例介绍

1、膜分离技术在钢铁行业中水回用中的应用

钢铁行业是水资源消耗巨大的产业，除少数钢铁企业外，普遍存在着废水排放量大，废水循环利用率低，吨钢新水耗量居高不下的现象。日照钢铁控股集团有限公司是一家集烧结、炼铁、炼钢、轧材于一体并配套齐全的特大型钢铁联合企业。其中水回用项目是将经综合污水处理厂处理后(混凝+高密度沉淀池+V型滤池)的工业废水，利用双膜法(UF+RO)进行深度处理，从而达到回用的目的。日照钢铁中水回用项目设计的主要进水水质如表1所示：日照钢铁中水回用项目设计反渗透总产水量为420m3/h。其工艺流程如下所示：原水池→超滤进水泵→自清洗过滤器→超滤膜系统→超滤产水池→RO进水泵→保安过滤器→RO膜系统→RO产水日照钢铁中水回用系统包括了两个阶段的处理过程。第一阶段为超滤，Kristal超滤膜装置的出水性能稳定：SDI值≤2、浊度≤0.1NTU，将给后续的反渗透装置提供很好的进水水质，从而保证反渗透系统的长期稳定运行。第二阶段为反渗透，主要作用是去除水中大部分离子，系统脱盐率大于96%，保证出水满足回用要求。

2、膜分离技术在有色金属行业中水回用中的应用

为了避免再次发生环境污染事故，同时减轻企业生产对环境的污染，实现生产废水零排放，韶关冶炼厂决定实施废水回用工程。通过该项目的实施，可进一步提高工业水的重复利用率，降低新水耗量与废水排放量。韶关冶炼厂生产废水采用石灰+硫酸铁两段化学混凝沉淀法处理后达标排放。经现场水质监测和垢样判别研究，韶关冶炼厂废水处理后的水属结垢型水质，其结垢趋势严重。根据韶关冶炼厂历年资料及2006年2月复产后至7月的监测数据，处理后工业废水的典型水质如表2所示：根据进水水质的特点和产水要求，选择纳滤作为主脱盐工艺，可以降低能耗，达到所需要的脱盐率。本工程采用如下的工艺流程：处理后的生产废水→原水泵→多介质过滤器→超滤→超滤产水箱→纳滤进水泵→纳滤→除盐水箱。中水回用膜处理系统设计总规模为800m3/h，一期建设规模200m3/h。土建按总规模一次建设，一期工程车间布置与公用设施配置考虑与二期建设的衔接。韶关冶炼厂中水回用膜处理系统自2007年9月投入使用以来，已正常运行近三年。系统运行至今，经受住了复杂多变的冶炼废水水质的考验，尤其是稳定优质的Kristal超滤膜出水，保障了后续纳滤的平稳安全运行，降低了系统运行成本。其产水达到韶关冶炼厂工业循环水的水质要求：系统脱盐率≥80%，其中Ca2+<100mg/l，SO42-<100mg/l，电导率<250μs/cm。

3、陶瓷膜分离技术在钢铁、冶炼的含油废水中的应用

冶金企业在轧钢过程中产生大量的含油废水，其来源大致有：从酸洗线上排出的酸性废水；钢材表面的活化处理或钝化后排出的含盐、含金属离子的废水；钢轧制过程中为了消除冷轧产生的热变形，需采用乳化液（乳化液主要是由2～10%的矿物油或植物油、阴离子型或非离子型的乳化剂和水组成）进行冷却和润滑，由此而产生的冷轧乳化液废水；冷却带钢在松卷退火前均要用碱性溶液脱脂，产生碱性含油废水；冷轧不锈钢的生产过程中，退火、酸洗、冷轧、修磨、抛光、平整、切割等工序中或连续或间断地排放出含油含脂的轧制乳化废液；热轧和硅钢厂也都存在乳化液废水排放问题。这些废水中以冷轧乳化液废水处理最为困难，一般的含油废水处理方法如气浮法、吸附法、生化法、化学法等，都难以得到理想的处理效果。凯发采用自己的专利膜产品与高效的膜分离处理技术，有效解决了含油废水的分离难题。该技术能将乳化油强制截流，回收油、脱膜液和洗涤剂，出水经过进一步处理后达到排放或回用要求，甚至油、脱膜液和洗涤剂都可回收和循环使用。陶瓷膜处理冷轧乳化液废水的工艺介绍：冷轧乳化液废水进入原水池，经过适当预处理后，由供料泵送给陶瓷膜组件，陶瓷膜组件的操作方式采用内外循环式流动方式，由循环泵提供膜面流速，由供料泵提供系统操作压力，通过供料泵流量来调节系统的浓缩倍数。膜组件处理后的浓液回到回收槽，渗透液作为生活杂用水送到指定点。技术特点：陶瓷膜具有耐腐蚀、机械强度高、孔径分布窄、使用寿命长等突出优点，已经引起了国内外的广泛注意，并在许多领域得到了应用。陶瓷膜处理含油废水操作稳定，通量较高，出水水质好，油含量小于10ppm，乳化油/水分离效果能够达到100%。陶瓷膜设备占地面积小，正常工作时不消耗化学药剂也不产生新的污泥，回收油质量比较好，在含油废水处理领域已日益显示出极强的竞争力。油截留率高，出水含油量小于10ppm，达到环保要求；经过浓缩后可回收大量有价值的油；耐酸碱及氧化性物质，耐微生物侵蚀，使用寿命长；采用错流过滤，耐污染，可维持高通量过滤；无需使用昂贵的破乳剂、絮凝剂，运行成本低；膜清洗周期长，清洗通量恢复效果好且稳定；可实现PLC自动控制，劳动强度低，节省人力成本；易损件少，设备维护简单，维修费用低。案例：杭州正和环保有限公司以及南方航空于2007年7月18日至2007年8月4日在湖南株洲及浙江杭州进行了HYFLUX陶瓷膜过滤乳化油实验。原液为含油废水，含机械油脂、表面活性剂等，陶瓷膜采用InoCep40nm陶瓷膜，膜内外径为3/4mm，试验结果及分析如下：

1、操作压力超过3.0bar会导致滤液浑浊，并且通量会急剧下降。浓缩倍数过高也会导致滤液浑浊。

2、通量的变化较复杂，主要原因是每批次料液温度等差别较大。但也可以看出第四批通量明显较其它几批高是因为第四批初始温度较高。

3、第五批截留率下降是因为料液经运输到杭州后并经过多次实验发生变化，小分子物质增多导致。

4、可以看出随着浓缩倍数的增加，浓缩液COD显著增加，而滤出液COD增加缓慢。从截留率上所表现的就是截留率显著升高。

5、结合该乳化液的成分可以推测出Hyflux陶瓷膜对产生大量COD的小油滴有较强的截留效果，而对其它溶解油、分散剂及表面活性剂等小分子物质造成的COD不截留。因此造成浓缩液COD显著上升而滤出液COD基本不变的现象。

四、结论

目前以集成膜系统(MF/UF+NF/RO)为核心的中水回用系统，已成功应用于多个行业，系统运行稳定可靠，发挥了巨大的环境和经济效益，是值得推广的重要技术。

1、采用膜分离技术的中水回用系统，其产水视水质情况可做循环水的补水、锅炉、冷轧酸洗、漂洗等生产工艺的用水，具有节能、环保等特点。

2、超滤出水水质好，水质稳定且基本不受原水水质变化的影响。超滤能有效去除水中的颗粒、悬浮物、胶体、细菌、病毒等，是一种可靠的水处理技术；既可直接用于中水的生产，也可作为反渗透的预处理，与常规预处理相比可大大降低反渗透进水的SDI值，延长反渗透装置的使用寿命。

3、集成膜系统体现了高自动化、高集约化、高环境友好性的特点，有效提高了水循环的利用率，降低各行业的新水耗量，在节能降耗、清洁生产和循环经济中发挥着重要作用。

微乳化技术范文篇8

乳化液是一多相体系的溶液，由基础油、乳化剂（表面活性）、添加剂和水稀释后配制而成，由于加入了基础油，外观往往呈乳状，所以称为乳化液。现如今，机械制造工业和金属加工业不断发展，乳化液被用于机器零件的切削、研磨工艺过程中，冷却、润滑或传递压力的介质。乳化液循环多次使用后，会发生不同程度的酸败变质，需要定期更换，于是就形成了大量的乳化液废水。乳化液废水属于危险废弃物，特点是有机物浓度高、色度高、间歇排放、量少但污染强度大、难降解等。乳化液废水由于具有很强的稳定性，排入环境中不能自然降解，处理难度大，处理不当，对生态环境、动植物包括人类健康都有严重的危害。因此，对乳化液废水处理技术的探讨和研究具有重要意义。

2乳化液废水处理技术

工业上对乳化液进行单独收集，集中处理。乳化液废水处理难易程度取决于乳液中的油分在水中的存在形式及处理要求。乳化液废水的处理方法主要包括物理法、物理化学法、化学法、生物法和其他方法。笔者对乳化液废水处理技术进行综述，以期为乳化液废水废水处理提供一定参考。

2.1物理法

2.1.1重力分离法重力分离法是废水处理中最常用、最基本的方法。重力法通过调节理化性质、离心分离、除油、沉淀和过滤等步骤实现油与水的分离。此方法通常适用于油水连续相黏度较小，密度差较大的废水，常用的处理设施是隔油池。重力分离法的优点在于运行费用较低，缺陷是去除率较低，出水含油量高等。该方法一般作为乳化液的第一步处理。

2.1.2膜分离法高分子膜分离法处理高浓度乳化液废水也是国内外学者研究比较多的方法之一，膜分离法是采用高分子膜的过滤性能，在压力作用下把不同分子量的物质进行分离。包括微滤、超滤和纳滤等方法。膜分离法处理效果好于重力法，出水效果好，能耗比较低，但是此法存在对原水的要求比较高，造价偏高同时伴随着高浓度浓缩液的产生的弊端。国内外使用较为广泛的是聚亚酰胺、醋酸纤维、聚砜等有机膜，ShuiliY等采用聚亚乙烯基氟化物超滤膜处理含油废水，乳化液废水浮油的去除效果好，处理后的废水能够满足回注标准。此外，还有微孔玻璃膜、炭分子筛膜、垒属膜和陶瓷膜等无机膜。杨涛等采用陶瓷膜处理乳化液废水，在30℃条件下，陶瓷膜可有效截留乳化液废水中的CODcr和矿物油，截留率均可达90%以上。研究了陶瓷膜对CODcr约50000～80000mg/L，pH为8左右的乳化液废水的处理，CODcr去除率可达97%，但处理成本达到113.6元/t。等研究了震动膜对乳化液的处理效果，利用震动膜过滤2种乳化液，CODcr和油的去除率分别可以达到93.5%和99%以上，SS去除率可以实现完全截留。

2.2物理化学法

2.2.1吸附法吸附法是通过投加亲油性介质，通过分子引力和化学键力，以此来吸附水中的油对乳化液废水的溶解油进行物理吸附或化学吸附来实现油水分离。活性炭是最常用的吸附材料，其具有良好的吸油性能，可将乳化液废水中的大多数油吸附分离，但是也存在价格较高，吸附容量有限，再生比较困难等缺点。粉煤灰以及一些无机和有机的吸附剂也被广泛使用，物理化学处理法往往将吸附剂和混凝剂联用，共同处理乳化液废水，能使处理效果更加显著。BreneF介绍的由镁、铁盐或氧化物组成的质量分数为5％～8％的无机填充剂与由聚乙烯和聚苯乙烯组成20％～95％的交联聚合物的新型吸油剂对高低浓度乳化液废水处理取得不错效果。隋博远等处理乳化液废水的研究中发现，采用混凝吸附法后，其乳化液废水中油类浓度和CODcr浓度去除率都为99％。刘恒等采用化学破乳和活性炭吸附技术对乳化液废水进行技术分析，并对影响乳化液废水处理技术的主要因素—絮凝剂、搅拌速度、pH和温度进行了讨论，排出废水达到国家二级排放标准。

2.2.2气浮法气浮法主要是通过曝气产生大量微气泡，微气泡作为载体粘附在油滴上，使其密度小于水而浮到水面，最终达到固液分离的方法。共凝聚气浮法是在投加混凝剂的基础上与气浮法工艺相结合产生的一种方法，投加混凝剂后，生成大粒径油滴与气浮产生的微气泡形成大的带气絮体，浮到水面实现乳化液废水的处理，因此其去除效果更加显著，且使得投药量更少，反应时间更短。A.I.Zouboulis等使用共凝聚气浮法处理含有正辛烷的模拟乳化液废水。研究结果表明，在实验最佳条件下，初始油质量浓度为500mg/L的模拟乳化液废水，95%的油得到去除。曹福等采用聚合氯化铝铁（PAFC）对乳化液废水进行共凝聚气浮处理，当PAFC为1g/L时，浊度去除率达98%以上。

2.3化学法

2.3.1酸化混凝混合法酸化法是向乳化液废水中投加无机酸调节pH至1.5～4，使乳化剂中的高级脂肪酸皂析出脂肪酸，这些高级脂肪酸不溶于水而溶于油，从而破乳析油。但是酸化虽能达到破乳的目的，但是也会产生酸性废油这种二次污染物，不具有实用性。化学混凝法是处理乳化液废水的传统方法，向乳化液废水中投加化学混凝剂，一方面生成胶体吸附油珠，另一方面通过吸附絮凝，架桥作用去除油滴，达到破乳的目的，化学混凝法中混凝剂对最佳pH有一定要求，在混凝前往往伴随着酸化，调碱等过程，所以酸化法和混凝法可以用作组合工艺作为一级处理工艺，对水样预处理效果优于单独一种方法的效果。田禹等在对高浓度酸性乳化液处理过程中，采用投加石灰+聚丙烯酰胺（PAM）的破乳剂组合的方法，其乳化液浊度去除率为98％，CODcr去除率为34％。对CODcr约50000～80000mg/L进行酸化破乳试验，加浓硫酸将pH调至2，酸化40h后取中间液调节pH为10～11，再投加PAC和PAM混凝絮凝之后，CODcr去除率为65%。

2.3.2高级氧化法高级氧化由Glaze首次提出，基于大量强氧化性能的羟基自由基参与深度氧化处理高浓度乳化液废水，高级氧化技术可以无选择性的氧化绝大多数有机物，反应迅速且无二次污染，在工程上备受青睐。这方面研究以Fenton氧化和类Fenton氧化技术为主，Mandal等处理工业废水，当投加一定量的FeS04，H2O2投加量从44.4mg/L增加到277.7mg/L，反应24h后CODcr的去除率从60％增加到95％。类Fenton法就是将催化剂等引入Fenton体系，M.A.Tony等的研究结果表明光助Fenton法对乳化含油废水有很好的处理效果，不仅能有效去除CODcr、油，还可显著改善乳化废水水质。除了Fenton技术，高级氧化技术还包括光催化氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法，Ahmed等处理废水，在UV-H202协同作用下，有机物COD去除率为92％，而单独使用H202或UV，有机物去除效果不明显。研究了在PH=10，投加1g30％H202最优条件下，臭氧投加量为220.42mg/L时，乳化液废水的CODcr值从63060mg/L下降到12233.4mg/L，效果强于单独投加臭氧的氧化处理技术。等以铝板为电极并投加NaCl处理轧钢乳化液废水，在pH＝6、电流密度为0.004A/cm2、时间为40min、NaCl为1.25g/L、极板间距为1cm的条件下进行实验，CODcr去除率为99.5%，处理效果较好。

2.4生物法生物法处理过程所需的微生物来源广泛、容易培养、繁殖速度快、环境适应性强、处理成本低，在工业废水的处理应用越来越广泛。根据微生物对氧气的需求可分为厌氧处理和好氧处理。厌氧生物处理具有低能耗、高负荷、污泥量少等优点，但是处理所需时间较长，构筑物体积大，常作为其他生物处理的预处理。好氧生物处理效率高、工艺运行成熟，但是又存在剩余污泥量大等缺点。乳化液废水污染物浓度高，直接进行生物法处理，对活性污泥的负荷很大，导致活性污泥死亡，达不到预期的效果。对采用物化处理方法进行一级处理的仍然不能达标排放的乳化液废水可采用生物法进行二级处理，此法可称之为生化组合工艺。朱靖等采用混凝气浮—SBR—过滤工艺处理乳化液废水，CODcr、BOD、油由22400mg/L、2680mg/L、1420mg/L降到137mg/L、25mg/L、0.8mg/L，去除率分别达到99.38%、99.06%、99.94%。成文[24]等对经过氯化钙和明矾破乳、PAC和PAM混凝处理的出水进行处理，采用水解—好氧—活性炭吸附可使出水CODcr达50～70mg/L、SS为75mg/L、石油类为5.4mg/L、色度5倍。马士龙采用物化—生化组合工艺处理不同来源乳化液废水，生化处理系统耐冲击负荷强，出水稳定，最终出水能够满足上海市化工区污水纳管标准。

2.5其他方法除了以上一些传统方法以外，燃烧法也是处理乳化液废水的方法之一，将废液蒸发浓缩再进行燃烧处理。该方法处理效果比较彻底，但是弊端比较多，能耗大，会有二次污染污染空气，因此燃烧法处理乳化液废水并未得到广泛应用。

3展望

微乳化技术范文篇9

【关键词】微乳液机理应用

1943年Hoar和Schulman用油、水和乳化剂以及醇共同配制得到一透明均一体系并将该体系命名为微乳液以来，微乳液的研究受到广泛关注。微乳液真正作为液膜体系是近十多年来出现的一项新技术，其在石油、环境、水处理、制药、医药、食品、牛奶、饮料、造纸、纺织、电子等领域的广泛用途，使其在近些年成了一个非常热门的研究课题，本文对微乳液的形成理论、结构、微乳液膜传质机理和近些年来微乳液膜作为一种分离技术的国内外研究状况和其在医药生物上的应用进行综述。

一、微乳液的形成

微乳液是在一定条件下可以自发形成的、宏观上是各向同性的热力学稳定体系，一般由表面活性剂、助表面活性剂、油和水（或水溶液）组成。较为成熟的微乳形成理论有3种，即界面混合膜理论、溶解理论和热力学理论。Schulman提出了界面混合膜理论，即负界面张力理论，该理论认为微乳液之所以能自发形成与瞬时负界面张力的产生有关，在表面活性剂和助表面活性剂的共同作用下，使油/水界面产生瞬时负界面张力，形成由表面活性剂、助表面活性剂、油和水（或水溶液）组成的混合膜，体系自发扩张界面，形成微乳体系。该理论在解释微乳液的形成和稳定性上是合理的，但这种负界面张力难以测定，所以它在解释微乳的自动乳化现象时缺乏有力的实证，并且事实上一些双链离子型表面活性剂如AOT和离子表面活性剂也能形成微乳而无需加入助表面活性剂，所以该理论存在一定的局限性。

溶解理论以Shinoda和Friberg等为代表，认为微乳的形成是油相和水相增溶于胶束或反胶束中而使胶束逐渐变大并溶胀到一定粒径范围内的结果，但此理论无法解释表面活性剂的浓度大于临界胶束浓度(CMC)时即可产生增溶作用这一事实，而此时也并不一定形成微乳。

热力学理论以Ruckenstein和Overbeek等为代表，他们从热力学方面对微乳的形成进行了阐述，认为表面活性剂降低油水表面张力的程度和系统的熵变决定了微乳形成的自由能，公式：ΔGf=γΔA-TΔS，其中ΔGf表示微乳形成的自由能，γ表示油水表面的表面张力，ΔA表示微乳化时表面积的变化，ΔS表示系统的熵变，T是热力学温度。值得注意的是，由于微乳形成时有大量非常小的液滴生成，ΔA是非常大的。Taha等通过计算机辅助的分子建模、描述符计算及多重线性回归技术提出了统计学上具有重要意义的O/W和W/O微乳的模型，使人们对微乳的形成过程和性质有了更深更好的理解。

二、微乳液的结构

微乳液又称膨胀胶束，可以看成是胶束内核增溶非极性或极性物质后所形成的体系。而胶束是表面活性剂分子当浓度超过其临界胶束浓度后在水或有机溶剂中自发缔合形成的自组织系统（或聚集体），在水中形成的聚集体称为正常胶束（normalmicelle），在有机溶剂中形成的聚集体称为反胶束(reversedmicelle)。胶束内部的非极性环境使它可以增溶非极性物质水形成膨胀胶束，又称为水包油型微乳液（O/W）；同样，反胶束内部的极性环境使它可以增溶极性物质形成膨胀反胶束，或称为油包水型微乳液（W/O）。目前，胶束和微乳液的区分尚无严格界定，两者在拓扑学结构上极为相似，但还是有区别。对于反胶束和W/O型微乳液来说，两者的主要区别在于W/O型微乳液的水池内有自由水存在，反胶束则没有。胶束的大小一般在5nm以下，而微乳液的大小则在5nm以上，但不超过40nm。根据表面活性剂分子极性端基电离性质的不同，微乳液可分为以下4种类型：非离子型微乳液（如以OP-7［壬基酚聚氧乙烯（7）醚］和OP-4［壬基酚聚氧乙烯（4）醚］等非离子表面活性剂组成的微乳液），阳离子型微乳液（如以十六烷基三甲基溴化铵组成的微乳液），阴离子型微乳液［如以AOT［二-（2-乙基己基）磺化琥珀酸钠］和SDS（十二烷基硫酸钠）组成的微乳液，两性离子型微乳液（如以卵磷脂、甜菜碱类表面活性剂组成的微乳液）。图1是胶束、反胶束和微乳液的示意图。

三、微乳液的相行为

从连续相性质来分，微乳液有O/W(水包油)、W/O(油包水)和双连续型。而从相平衡观点来看，微乳液体系可分为WinsorⅠ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ四个相平衡体系。如图2所示。

3.1WinsorⅠ体系O/W型微乳液与过剩油相共存的两相平衡体系。

3.2WinsorⅡ体系W/O型微乳液与过剩水相共存的两相平衡体系。

3.3WinsorⅢ体系双连续型微乳液（中相微乳液）同时与过剩油相和过剩水相共存的三相平衡体系。

3.4WinsorⅣ体系O/W或W/O型微乳液的均相热力学稳定体系。

四、微乳液膜的传质机理

4.1界面溶化传质机理用于水相萃取的体系是W/O型的反胶束或W/O微乳液，萃取过程在winsorⅡ体系(W/O型微乳液和水相的两相平衡体系)中进行。在传质方面，Plucinski和Nitsch提出了萃取过程的界面溶化传质机理（又称“bud”胶束溶化机理或“蓓蕾”状胶束溶化机理，该机理如图3所示。

其要点是：反胶束移动到油、水两相的液/液界面并发生黏性碰撞使反胶束发生开孔而形成“bud”反胶束（“蓓蕾”状反胶束），被萃溶质随后通过离子交换在“bud”反胶束的凹陷部分发生连续溶化（fusion），负载有溶化物的反胶束扩散进入有机相中。

4.2基于液膜的界面传质机理Tondore等最早将阴离子型微乳液作为液膜使用，研究了亲油化合物，如：芘、蒽在液膜中的传质。之后他们又拓展到W/O型微乳液萃取金属离子Ni2+，Co2+，Cu2+等。对Ni2+，Co2+，Cu2+的萃取分离所用的体系是含萃取剂8-羟基奎啉或改性物Kelex100的SDS-异丁醇（戊醇）-水-十二烷的阴离子型W/O微乳液。Tondre等通过用一个U-型管进行的大量传质实验研究基础上提出了W/O微乳液萃取的两种液膜界面传质机理，一种是通过有机相的传质（transferviatheorganicphase）：溶质首先转移到有机相，然后再转移到反胶束或W/O微乳液滴内并通过该聚集体扩散到第2个液/液界面；另一种是直接传质(directtransfer)：通过两亲分子膜的开裂-愈合方式使溶质直接从料液相转移到反胶束或W/O微乳液滴，然后该液滴离开第1个界面扩散到第2个界面。这两种界面传质机理可用图4表示(其中S表示溶质，a表示水相，o表示有机相)：显然，Tondore等提出的直接传质机理（b）与Plucinski和Nitsch提出“蓓蕾”状胶束溶化机理是相似的。

4.3液膜促进传质机理用非离子型微乳液萃取分离金属离子时常常加入萃取剂（在液膜体系中称为流动载体），萃取机理与传统液膜萃取中的Ⅱ型促进迁移机理相同，萃取过程一般包括金属离子从料液相扩散到料液/微乳液界面，金属离子在该界面与流动载体发生反应生成可溶于油相的络合物并扩散到微乳液/接收内水相界面，络合物在内相解络剂作用下发生解络释放出金属离子等四个步骤，通过被萃物和内相解络剂在膜内外两相的偶合传质，最后可以使被萃物在膜内相富集，其实质是流动载体在液膜内外两个界面之间来回穿梭地传递被迁移的物质。如图5所示。非离子型微乳液萃取研究以Wiencek等为主，他们主要研究了用非离子型表面活性剂DNP-8［双壬基酚聚氧乙烯（8）醚］代替阴离子表面活性剂并加入流动载体制成微乳液，用于从水相中分离富集萃取Hg2+，Cu2+和HAc等，并与普通乳状液膜体系作了对比。结果表明，非离子型微乳液膜比传统粗乳状液膜具有更高的效率。

五、微乳液体系的研究概况

微乳液体系用于蛋白质的分离、浓缩、纯化和金属萃取的文献不多，1982年后才有少量的相关报道，1990年后略有增加。用反胶束、微乳液进行萃取分离研究主要是以德国munchen技术大学的Nitsch和Plucinski，法国Nancy大学C.Tondre教授及其合作者和美国Rutgers大学J.Wiencek教授等人的工作为主，近年来在其他的实验室也开展了一些研究。如K.Osseo-Asare、Ovejero-EscuderoF.G，AngelinoH，CasamattaG等、C.S.Vijayalakshmi.，A.V.Annapragada，E.Gulari，Tondore等、P.PlucinskiandW.Nitsch、Wiencek等，他们分别用离子型或非离子型微乳液作为分离介质进行了金属离子的萃取研究。非离子型微乳液萃取研究以Wiencek等为主，他主要研究了非离子型W/O微乳液作为液膜的传质，用非离子型表面活性剂DNP-8［双壬基酚聚氧乙烯（8）醚］代替阴离子表面活性剂并加入流动载体制成微乳液，用于从水相中分离富集萃取Hg2+，Cu2+和HAc等，并与普通乳状液膜体系作了对比。结果表明，非离子型微乳液膜比传统粗乳状液膜具有更高的效率，而传质机理与传统粗乳状液膜相同。用微乳液膜萃取完成时间短，并在较长时间内检测无H+泄漏。而用普通乳状液，萃取所需时间长。

在国内，著名化学家徐光宪、袁承业等早在20世纪70年代开创性地进行稀土串级萃取理论和工艺的研究时就发现液液萃取体系中微乳液的形成对萃取有增效作用。韩立新等、朱霞石等、分别用W/O阴离子型和O/W非离子型微乳液萃取痕量金属离子如Cd3+，Cr3+，Fe3+的萃取，然后用浓酸或浓盐水进行反萃，其工作仅限于对痕量金属离子Cd3+，Cr3+的分析。曾平等研究了皂化P204/煤油体系微乳液对V（Ⅳ）萃取。近年来，龚福忠等进行了W/O非离子型微乳液萃取钕的研究，效果良好。

六、微乳液在生物医药领域中的应用

6.1微乳液在生物工程中的应用微乳萃取是一项新出现的膜萃取技术，最早用于具有经济价值的蛋白质、多肽、氨基酸的分离。在传统的液膜萃取中，由于液膜本身的稳定性和机械性能较差，不可避免地出现液膜破裂，从而造成已被萃取的溶质返回到料液相，大大降低了萃取效率；另外，萃取完毕后，还需对液膜进行破乳，以分离出萃取的溶质，因此根据液膜的不同，破乳设备也复杂多样。研究发现，反胶团W/O型微乳体系可以用于生物活性物质的萃取，由于微乳体系中的微环境和生物细胞的环境类似，所萃蛋白质不易变性。另外，反胶团微乳液作为细胞的模拟膜，还可以用来制备生物分子的超微颗粒。

最近研究还发现，在反胶团W/O型微乳体系及低含水介质中的酶体系中应用酶可以增加非极性试剂的溶解度，有利于反应进行，提高酶的热稳定性。在微乳体系中，酶催化应用于许多种反应，例如采用脂肪酶、磷脂酶、碱性磷酸脂酶、胰蛋白酶、溶菌酶、肽酶等催化应用于酯、肽、酰基糖的合成、酯交换、各种水解反应及生物碱的变换等。

6.2微乳液在医药中的应用在制药工业中，利用微乳粒径小的特性，将药物包裹在微乳小颗粒中制成液体状的药物，通过注射或者内服，使药物进入人体，微乳液的高稳定性可以使包裹的药物保质期延长，并且易于扩散和吸收，例如微乳液膜包裹的口服胃蛋白酶，由于其粒度小，大大降低了病人的不良反应。另外，微乳作为药物释放体系，已引起研究者的高度注意。通常O/W型微乳可作为水难溶性药物载体；W/O型微乳可使水溶性药物得以持续释放，增加药物的生物利用度。微乳型药物的研究，国外相对较多，且已有产品上市。Sandoz公司生产的环孢霉素A口服微乳胶囊剂Neoral，显著改善了药2时曲线的峰谷水平，生物利用度比普通型药剂Sandimmun提高了20%～30%。陈刚等研究结果表明，肝移植术后口服环孢霉素最好用环孢霉素微乳剂，因肝移植患者术后多置T管引流胆汁，而Neoral具有吸收快、稳定、不受胆汁及食物影响的优点。由于微乳剂具有分散性好，分散相颗粒小等特点，其在超声造影剂(UCA)技术方面能够大大增强超声检测信号，其应用也得到人们的重视，气液相变型超声造影剂利用微乳剂分散性好、分散相颗粒可以达到10～100nm，并具有能被长期保存的特点。将一类沸点低于人体正常体温的物质制成微乳剂，当这类微乳剂注入人体后，由于人体温度高于其沸点，就会从非致声的小液滴转变为强致声的微泡。气液相变型超声造影剂是一类新型的超声造影剂，具有稳定、强致声及能够通过外周静脉实现心肌灌注及脉管Doppler增强效应。Echogen○R是以十二氟戊烷(DDFP，沸点为28.5℃)为主要组分制成的微乳液，乳化剂采用非离子表面活性剂。、Echogen○R已在人体内进行了心脏病学及放射学临床研究。微乳剂的制备简单、条件温和、设备要求不复杂，易实现工业化操作。目前的其它方法如声空化法等，受设备等条件的影响，难以实现大规模的生产。因此，微乳气液相变性超声造影剂是一种很有前途的超声造影剂。

微乳化技术范文篇10

关键词:“白改黑”；沥青路面；改造工程；微裂均质化

1“白改黑”概述

“白改黑”是把原来的水泥混凝土路面(灰白色)改建为沥青混凝土路面(黑色)，达到环保、防尘、降噪和提升行车舒适性的效果。相对于原先的混凝土路面，“白改黑”后的道路路面与轮胎之间附着力增强，车辆在处理紧急事件中制动性能大大提高，行驶起来更加安全、平稳；车辆行驶过程中产生的噪音将大幅度下降，为降低城市噪音起到了重要作用。结合某国道路面改造工程其中K350+900～K351+900段的病害调查，对比分析“白改黑”技术方案。

2工程概述

2.1工程概况。项目路面改造工程中K350+900～K351+900段既有道路为水泥混凝土路面，既有路面面层厚度为24cm，整体式路基全宽12.0m，断面布设为2.5m（左硬路肩）+2×3.50m（行车道）+2.5m（右硬路肩），路肩硬化。路面设计进行加铺沥青路面改造，沿线检查井、雨水口加固处理，与项目沿线交叉村道接顺处理。2.2旧路面调查及评价。路面破损状况调查采用现场人工调查绘制破损情况平面图（见图1）。结合落锤式弯沉车对路段进行逐板弯沉检测，对全线路面进行路面弯沉检测并出具弯沉检测报告（见图2）。道路路面典型病害为裂缝、轻度破碎板、板角断裂（见图3）。从现场看，上行行车道病害最为严重，裂缝类病害为最主要病害，部分水泥裂缝病害相当严重，特别是混凝土板纵向裂缝连续出现，裂缝长度＞20m。根据《公路水泥混凝土路面设计技术规范》（JTGD40—2011）规定，旧水泥混凝土路面破损状况等级采用断板率和平均错台量两项指标进行分级（见表1）。改造路面段断板率为7.5%，平均错台量3.4mm，既有路面破损状况等级为中（5%＜断板率＜10%，3%＜平均错台率＜7%）[1-2]。2.3旧路面病害分析。结合该段路面调查情况，通过雷达及取芯抽样检测水泥路面内部缺陷，查验路段结构层形式、状态及有效厚度。发现部分路段接缝料损坏、脱落，地表水通过水泥混凝土路面的横缝、纵缝渗入到路面结构层中，在交通荷载的重复作用下，基层易产生塑性变形累积而出现空隙，地面水沿接缝或裂缝下渗，积聚到空隙内，在车轮荷载作用下变成有压水，将基层内浸湿的细料冲刷出来，形成唧泥，引起板角的脱空，从而改变了路面板基层的均匀支撑状态，在车辆荷载的作用下形成断裂。断裂裂缝没及时处治，在荷载作用下则慢慢形成破碎板、沉陷等病害[3]。

3微裂均质处治技术原理及方案

3.1微裂均质处治技术原理。微裂均质处治技术应用应力释放原理，采用新型微裂处治设备及工艺，使处治后水泥混凝土面板表面裂而不碎，无松散破碎颗粒，结构内部斜向开裂，在各个方向上形成均匀分布的细小裂缝，分散应力，嵌锁力强，达到克服反射应力的效果。再结合使用地聚合物注浆加固技术实现病害区域精准处治，处治完成后的旧水泥混凝土路面强度损失减小，承载能力增强，可作为性能良好的基层使用。3.2处治方案。施工工艺：微裂再生+地聚合物注浆加固+路表缺陷修复+换板处治+加铺面层。（1）微裂处治。调查现场路况，路况等级见表1。对路段进行划分，针对不同路况对路面进行个性化全幅路面微裂再生，微裂结束后效果见图4。将表面碎屑清扫干净，开放交通，通车碾压至板块稳定。（2）对局部承载力不足、弯沉差较大位置采用地聚合物注浆加固补强。其中，地聚合物注浆材料特点如下：①超高流动性与渗透性。通过填充、渗透和挤密可使地聚合物注浆材料进入微细空隙中，修复道路路基、基层、路面病害和补强路面结构整体强度。②激活基层或路基填土中的惰性材料。通过碱激发剂激活基层或路基填土中的惰性二氧化硅和氧化铝，与路基、基层中的矿物活性成分进行聚合反应，使地聚合物注浆材料与基层或土壤形成结石体，提高道路的承载能力。③抗水冲刷能力强。地聚合物注浆材料反应后结构致密，不收缩，抗水冲刷能力强。地聚合物注浆的简要施工工艺流程：施工准备→布孔钻孔→制浆→注浆与封孔清洗保洁→开放交通。地聚合物注浆材料具体控制指标见表2所示[4]。（3）针对水泥板块裂缝较宽、崩边较宽（宽度＞3cm、深度＞5cm）或坑槽较大（直径＞20cm、深度＞5cm）的路表缺陷，通过清理缝砂，采用快凝混凝土进行修复（见图5），提高破碎板的厚度均质化，改善缺陷位置四周荷载传荷能力，防止加铺后形成反射裂缝。（4）换板处治。对于微裂均质化处治后的水泥板块，经多次注浆加固不能满足设计要求或仍存在小板块活动、翻浆、破碎板等情况，需采取换板处治。如旧路路床存在湿软、沉陷病害，可将路床湿软部分填料挖除，将挖除的旧水泥混凝土面板破碎后回填，采用强夯机夯实，再将挖除的水泥稳定碎石填料回填，并用强夯机进行夯实。回填密实效果以夯沉量进行质量控制。（5）旧路综合处治满足质量要求后，加铺面层。

4设计方案对比分析

4.1路面设计计算。根据龙岩市公路局提供的连续观测站交通量年度统计报表，设计使用年限为12年，年平均增长率取10%。结合现场实际情况，方向系数取0.55，初始年设计车道日平均当量轴次2001辆/d，根据沥青规范规定[5]，项目为改建设计项目，应采用水平一确定车道系数、车辆类型分布系数，根据规范[4]确定该设计公路为TTC2类，再根据公式：Ne=（1+γ）t-!"1×365γN1（1）式中：Ne为设计使用年限内设计车道上的当量设计轴载累计作用次数，次；t为设计使用年限，a，γ为设计使用年限内交通量的年平均增长率，N1为初始年设计车道日平均当量轴次，（辆/d）。计算得出的轴载累计作用次数为1.5619×107次，交通等级属于重交通。通过HPDS2017公路路面设计程序系统得到原路面当量回弹模量875MPa[2,5]。采用路面结构设计程序计算加铺沥青面层厚度。设计轴载为100kN，地区公路自然区划为Ⅳ，面层最大温度梯度为89℃/m，混凝土线膨胀系数为10×10-6/℃，旧混凝土面层厚度为24cm，旧混凝土面层板长度为5.0m，旧混凝土弯拉强度为4.0MPa，旧混凝土弹性模量为29000MPa，旧混凝土材料疲劳指数为0.057，旧面层接缝应力折减系数为0.89，旧基层顶面当量回弹模量为120MPa。根据计算，得出计算结果见表3。4.2设计方案。既有路面裂缝较多，为减缓反射裂缝，综合权衡各方面因素并根据经验，原设计方案（见图6）为综合处理合格后既有面层（既有面层修复结构图见图7）机械绕刨旧水泥混凝土路面并打毛清洗+2.0cmSTRATA应力吸收层+0.5kg/m2改性乳化沥青黏层+8cm厚AC-20C型中粒式SBS改性沥青混凝土+0.5kg/m2改性乳化沥青黏层+4cm厚AC-13C细粒式SBS改性沥青混凝土面层。优化设计方案采用微裂均质处治技术补强后路面整体承载力损失小，能有效防止反射裂缝，可作为新基层。路面结构为既有混凝土路面微裂均质化处治后+水泥混凝土路面板拉毛+1cm橡胶沥青碎石封层+0.5kg/m2改性乳化沥青黏层+6cm厚AC-20C型中粒式SBS改性沥青混凝土+0.5kg/m2改性乳化沥青黏层+4cm厚AC-13C细粒式SBS改性沥青混凝土面层（见图8）。4.3设计对比。（1）技术对比分析。“白改黑”原方案为道路状况不良段挖除重建后，对旧水泥路面裂缝、接缝位置进行灌缝处治，再加铺应力吸收层及沥青面层，是一种刚柔复合式路面。水泥混凝土板具有强度高、刚度大、温度敏感性小，材料模量相对比较稳定，属脆性材料。而沥青面层材料模量小，温度敏感性大，材料模量随温度变化，呈现明显的黏弹-塑性。两种材料模量差异较大，在车辆荷载及温度应力作用下，易出现反射裂缝，需对旧水泥混凝土面板进行预防反射裂缝处理后，再加铺沥青面层，但是此处理也只能延缓反射裂缝出现的时间或年限，不能从根本上解决问题。优化方案对旧水泥混凝土面板进行微裂均质化处治，可克服加铺层反射裂缝，对旧路面病害处治较全面，无需对老路进行大填大挖，处理后可直接做基层，避免材料的浪费，施工周期较短，施工粉尘少，较环保。（2）经济对比分析见表4，表5。由以上结果可知：K350+900～K351+900段旧水泥混凝土路面“白改黑”段项目，从造价上看原设计方案比新优化方案造价约高6.9万元，并且由于新设计方案对旧路处治更为全面，且减薄了2cm下面层厚度，施工基本无粉尘，施工振动影响小，绿色环保，同时施工交通影响小（微裂施工后可立即开放交通，地聚合物注浆施6h后可开放交通），可节省临时保通设施工程费，且微裂均质化施工设备为国产化设备，可根据施工组织需求随时增加设备、人员投入，施工工期有保证。原设计方案中挖除重建方案对施工和交通组织要求较高，且施工过程中产生白色污染，施工周期长，全寿命周期经济性一般。

5结语

通过对国道“白改黑”微裂均质化技术的设计方案，在技术特点、经济性等与原方案方面进行对比分析。结果表明，微裂均质化技术可充分利用旧水泥路面残余强度，防止反射裂缝处治较彻底，可不加铺补强层，且道路使用寿命长，既有路面标高受限影响小，相对于其他处治方案，优势明显。微裂均质化处治方案值得推广。

参考文献

[1]公路水泥混凝土路面设计规范：JTGD40—2011[S].北京：人民交通出版社，2011.

[2]公路沥青路面设计规范：JTGD50—2006[S].北京：人民交通出版社，2006.

[3]公路沥青路面施工技术规范：JTGF40—2004.[S].北京：人民交通出版社，2004.

[4]王都兴.旧水泥混凝土路面微裂均质化处治与加铺技术[D].西安：长安大学，2019.