超聲波乳化設(shè)備及油水乳化工藝

超聲乳化與一般乳化工藝和設(shè)備(如螺旋漿、膠體磨和均化器)相比具有許多優(yōu)點：

　　(1) 所形成的乳液平均液滴尺寸小，可為0.2~2µm;液滴尺寸分布范圍窄，可為0.1~10µm;或更窄;濃度高，純?nèi)橐簼舛瓤沙^30%，外加乳化劑可高達(dá)70%。

　　(2) 所形成的乳液更加穩(wěn)定。超聲乳化的一個重要特點就是可以不用或少用乳化劑使產(chǎn)生極穩(wěn)定的乳液。

　　(3) 可以控制乳液的類型。超聲乳化，在某些聲場條件下，O/W(水包油)和W/O(油包水)型乳液都可制備，這是機(jī)械乳化方法這是不可能辦到的。例如：甲苯在水中乳化，在高聲強(qiáng)條件下則可能形成一種乳液。 而在低聲強(qiáng)條件下又可以形成另一種類型的乳液，這就說明，采用機(jī)械乳化時只有乳化劑的性質(zhì)才能控制乳液的類型。

　　超聲乳化的明顯優(yōu)點已促使它在食品、造紙、油漆、化工、醫(yī)藥、紡織、燃油熱電、燃油空調(diào)、石油、冶金等許多工業(yè)處理中已越來越多地得到應(yīng)用，其中燃油摻水燃燒在國內(nèi)就是重新興起的一個重要項目。

　　超聲乳化器與攪拌槳、膠體磨、均化器等沿用乳化器相比，具有乳化質(zhì)量好、生產(chǎn)效率高、成本低等優(yōu)點，已越來受到各工業(yè)部門的重視和采用，并成為現(xiàn)代重要乳化設(shè)備之。

　　超聲波乳化要點：一、乳化液的配方包括乳化劑的用量。二、乳化時間的選定，并不是時間長就越好，乳化過程是分散和聚合不停的循環(huán)的過程。按現(xiàn)有試驗結(jié)果顯示10-15分鐘的乳化粒徑最小可達(dá)100納米。

最重要的是數(shù)字掃頻的選擇，此項共有16檔選擇，數(shù)值越低則液體粒徑越粗、微爆力量越大;數(shù)值越高則液體粒徑越細(xì)、微爆力量越小。不同的提取或乳化物質(zhì)改變數(shù)字掃頻會帶來不同的效果及效率。

實例燃油摻水乳化

一、燃油摻水超聲波乳化設(shè)備機(jī)理概述

對油摻水進(jìn)行超聲乳化的目的，一是節(jié)約能源，二是保護(hù)環(huán)境。油摻水超聲乳化的原理，就是超聲波對被乳化液體產(chǎn)生每秒幾萬次的壓縮和澎脹高頻振蕩，導(dǎo)致乳液不間斷地形成微小氣泡，又隨即破裂，這就是超聲空化效應(yīng)。這種 化過程伴有上千倍的重力加速度沖擊波和直進(jìn)流，在其作用下，油分子、水分子更細(xì)小，進(jìn)而形成顆粒細(xì)微的油包水乳液。

超聲乳化技術(shù)使互不相容的水和油在超聲空化作用下迅速發(fā)生物理化學(xué)變化，形成油包水性質(zhì)的乳白色新型節(jié)能燃。就是這種有微小水珠被油包裹著的乳化油，因其內(nèi)含有氫和氧，當(dāng)其被送入燃燒室時，微小的水珠隨著熱蒸氣膨脹，油膜被打碎，產(chǎn)生“微爆"助燃。同時，燃燒室的高溫，又使部分水蒸氣分解成氫和氧，使燃燒達(dá)到**。油摻水乳化燃燒并不是水可以燃燒，而是由于水的沸點較油低，當(dāng)乳化油噴霧燃燒時，乳化后的油霧在離開噴嘴的瞬間受到高溫的影響，在極短的時間內(nèi)使包在油粒內(nèi)的水滴迅速氣化，體積急劇膨脹，油粒發(fā)生“微爆"，形成二次霧化，從而使油滴總面積成倍增大，與空氣得以充分混合，達(dá)到*燃燒。二次霧化，使在高溫?zé)犭x解時產(chǎn)生的大量懸浮狀碳粒變得更細(xì)小，狀碳粒變得更細(xì)小，與水分子接觸的機(jī)會增多，產(chǎn)生水煤氣反應(yīng)，改善了燃燒，減少了排煙損失，同時減少了碳粒及其它有害物質(zhì)的生存。由于油霧的湍動強(qiáng)度和擴(kuò)張角度大，使火焰斷面變寬、變厚，油滴被更多地卷入空氣與空氣接觸，增強(qiáng)了煙氣對流傳熱效果，提高了燃燒度。由于乳化油燃燒中水所起到的物理化學(xué)作用是強(qiáng)化燃燒的催化作用，所以使燃燒過程發(fā)生了質(zhì)的變化，既改善了燃燒條件，又提高了燃燒效率，既節(jié)省了能源，又改善了環(huán)境污染。

二、燃油摻水的配比

燃油摻水的配比要依據(jù)對乳化油的使用需求來確定，一般分實時制備和集中制備兩類，實時制備是隨制隨用，集中制備是制好后儲備待用。油摻水的配比還要依據(jù)節(jié)油率的要求和是否添加乳化劑來確定，下表僅供參考：

制備型式油：水：乳化劑（%）節(jié)油率（%）穩(wěn)定性 存放期

實時制備 75： 25： 016 較好 短

集中制備 79.5： 20： 0.513 好 >30天

三、乳化燃料油的技術(shù)特點

（1）節(jié)油。平均節(jié)油率大于等于10%。是緩解燃油緊張局面的*產(chǎn)品，具有企業(yè)和社會的雙重節(jié)能效率。

（2）乳化油燃燒穩(wěn)定，霧化狀態(tài)好，火焰溫度高。水在乳化油中不僅起到了二次霧化作用，而且產(chǎn)生水煤氣反應(yīng)，引發(fā)了劇烈的支鏈反應(yīng)，改善了燃燒過程，強(qiáng)化了燃燒，增強(qiáng)了輻射傳熱效果。

（3）燃燒產(chǎn)物少，有利于減少污染，優(yōu)化環(huán)境。由于乳化油燃燒充分，減少了煙塵的形成，特別是減少碳黑在各種受熱面上的沉積，從而提高設(shè)備的利用率，降低排煙損失。

（4）常溫常態(tài)下儲存，運輸安全，冬季不易凝聚，利于用戶的保管和使用。

（5）市場同類成品油的市售價。

四、油摻水的乳化油對水的要求

摻入油中進(jìn)行乳化的水要求是去離子水或蒸餾水，以防止發(fā)動機(jī)內(nèi)產(chǎn)生水垢，造成設(shè)備腐蝕，也可以使用軟水或純凈水或經(jīng)6-7天沉淀過濾重金屬離子的水（經(jīng)>400目的高目數(shù)過濾篩過濾）均可以使用。

五、本公司現(xiàn)有燃油摻水超聲乳化設(shè)備制造技術(shù)的成熟度

2003年12月，武漢市政府對我公司申報的超聲波燃油摻水乳化設(shè)備項目給予技術(shù)創(chuàng)新基金的無償支持。已經(jīng)建立了產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)號為Q/WJP02-2006《超聲波乳化器》。法定機(jī)構(gòu)—湖北省電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所已經(jīng)對“超聲波燃油摻水乳化器"進(jìn)行了型式試驗，并出具了NO： 2003（Y）198號檢測報告。

2003年12月，我公司開發(fā)的超聲波燃油摻水乳化設(shè)備的超聲波發(fā)生器專同時申報了發(fā)明和適用新型，2004年3X的發(fā)明申請初步審合格通知書，2005年1ZL.3實用新型證書。

六、燃油摻水超聲波乳化成套設(shè)備及工藝流程框圖

本公司數(shù)字掃頻技術(shù)。數(shù)字掃頻實現(xiàn)了廣大用戶迫切需要的一機(jī)多頻要求的同時還的彌補(bǔ)了雙頻或多頻技術(shù)帶來的超聲轉(zhuǎn)換效率極低的弊端。此項技術(shù)獲得眾多高校及研究院所客戶的使用及認(rèn)可并獲得高度評價。