黄翔峰，王旭慧，陆丽君，刘佳，彭开铭（同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092）



多尺度研究油水乳状液稳定性的技术进展

黄翔峰，王旭慧，陆丽君，刘佳，彭开铭
（同济大学环境科学与工程学院，污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092）

摘要：油水乳状液在石油化工、食品、医药等领域有广泛的应用，其中乳状液的稳定性一直是人们研究的热点。本文回顾了近年来乳状液稳定性的研究方法，从宏观相分离、介观液滴粒度及微观界面膜稳定性3个不同尺度对油水乳状液稳定性研究技术的进展进行综述，并简要比较了同尺度不同研究方法的优劣。宏观尺度上，稳定性分析仪和低场核磁共振的引入使得乳状液相分离过程的表征更加准确便捷；介观尺度上，通过对分散相表征结果的拟合计算实现对乳状液液滴粒度的原位表征；微观尺度上，微量吸液管技术、显微观测等表征技术的发展和引入使得界面膜的机械强度、厚度及形态结构三方面的研究更加深入，从而更加直接准确地表征界面膜的稳定性。此外，本文还重点对综合运用不同尺度研究方法全面深入探究乳状液稳定机制进行了论述，并指出原位表征技术是乳状液稳定性研究方法的重要发展方向。

关键词：乳液；稳定性；多尺度；相分离；液滴；界面膜

第一作者：黄翔峰（1973—)，男，博士，教授，主要从事石油开采业表面活性剂开发和油田污染控制研究工作。E-mail hxf@tongji.edu.cn。

联系人：彭开铭，博士，博士后，主要从事生物破乳技术的开发。E-mail kai878@sina.com。

乳状液是由不相混溶的两相液体组成的混合分散体系，广泛存在于食品、医药、石化等行业。不同行业由于其生产目的的差异，对乳状液的稳定性有不同的要求。在食品、医药行业，乳状液稳定性越好产品质量越好；而在石油化工领域，稳定乳状液的存在造成了一系列原油开采、运输及后期加工的难题，乳状液的破乳是生产中的重要环节[1-2]。为了实现对乳状液稳定性的不同要求，加深对乳状液的研究和理解十分必要。

目前，研究者们主要从宏观相分离、介观液滴粒度及微观界面膜3个不同尺度开展乳状液稳定性的研究。各尺度研究技术，从宏观相分离到微观界面膜，在研究深度上呈现逐层递加的趋势（如图1）。宏观相分离是最经典的乳状液稳定性评价方法，具有效果直观的优势[3-5]。介观液滴粒度的表征将注意力集中在乳状液的某一块区域内，在更加微观的尺度对乳状液的稳定性进行表征，能准确反映乳状液中分散相絮凝、聚并及沉降等过程，研究方法发展较为成熟[6-12]。微观界面膜的研究将目光聚焦于表面活性物质在油水两相间形成的膜上，通过研究界面膜对乳状液稳定性的响应探究乳状液稳定机制，是近年来乳状液稳定性研究的热点[13-15]。近年来，随着新技术的发展和引进，乳状液稳定性在不同尺度上的研究均取得了长足的进展。本文的目的在于阐明宏观、介观、微观3个尺度研究油水乳状液技术的进展，并简要论述其在乳状液稳定性研究中的重要意义。

图1　多尺度研究油水乳状液示意图

1　宏观尺度——乳状液相分离的评价

在宏观尺度，乳状液在一段时间内分离出油相和水相的多少（即相分离程度）是乳状液宏观稳定性的直观表达。研究乳状液相分离最直观、简单的方法是瓶试法，通过裸眼观察直接判断相分离的体积[16]。近年来随着技术的进步，研究者引入了多重光散射技术和低场核磁共振（low field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技术用于研究乳状液相分离。

基于多重光散射技术开发的Turbiscan Lab®稳定性分析仪采用脉冲近红外光源，探测透射光和背散射光强度随时间和样品高度的变化，通过脱出水层、乳状液层和析出油层对光的透射和散射的差异反映乳状液的相分离[3-4，9]。Turbiscan最早于1999年应用于乳状液相分离过程的研究，之后受到广泛应用[17-18]。黄翔峰等[9]利用Turbiscan分别分析聚醚类破乳剂作用下煤油-水模型乳状液的相分离过程，并分析了乳状液脱油脱水的动态过程。彭开铭[19]通过比较脱出水相的背散射光强度的大小研究了不同破乳剂作用下乳状液脱水质量的优劣。相对于瓶试法，Turbiscan能自动检测出裸眼难分辨的分相过程，不仅能节省人力、降低人为主观因素，还能更快、更准确地表征乳状液的相分离。但Turbiscan对于透光性较差、黏度较大易黏附在管壁上的乳状液，测定结果不准确[20-21]。

低场核磁共振（LF-NMR）根据乳状液油、水中1H弛豫时间的差异分离出油水信号，从而反映乳状液中油水两相的分离情况[21-22]。CARNEIRO 等[22]通过LF-NMR判断3种商业破乳剂对高浓度模型W/O原油乳状液相分离的作用效果。OPEDAL 等[11]将LF-NMR与瓶试法比较，发现LF-NMR测试灵敏度更高，能准确反映低脱水速率；且检测限更低，能精确监测到低破乳剂浓度下水相的脱除速率为0.025mm/min。SIMON等[21]将LF-NMR的相分离测试结果与Turbiscan对比，发现Turbiscan测得的水相沉降速率曲线与LF-NMR类似，但LF-NMR的测试结果更接近真实值。相对于瓶试法和稳定性分析仪，LF-NMR具有测试方便快捷、灵敏度高、测试限低及不受乳状液颜色影响的特点。

在实际应用上，瓶试法无需专门仪器，可快速判定乳状液的稳定性，是目前应用最广泛的相分离研究方法。Turbiscan可实时监测乳状液内部的相分离过程，常用于透光性较好的乳状液相分离的研究；而LF-NMR测试精度高、不受乳状液透光性的影响，在原油等透光性较差的乳状液稳定性的研究上有较广泛的应用[23]。

2　介观尺度——分散相粒度的表征

油水乳状液的分散相粒度多在微米级别，是乳状液稳定性的重要特征之一。乳状液的粒度随时间的变化可反映液滴絮凝、聚结过程，从而反映宏观尺度的相分离，同时又是微观尺度界面膜研究的载体。乳状液液滴粒度的研究方法主要包括：显微统计法[24-25]、光散射技术[8-9]、LF-NMR[10-12]、差示扫描量热法[26]及介电谱技术[27]等。其中显微统计法是最经典的液滴粒径测定方法，光散射技术和LF-NMR是近年应用频率较高的两种方法。

2.1显微统计法

显微统计法通过统计显微镜下的乳状液液滴粒径得到乳状液分散相的粒度特征。

通过显微镜直接观察极易受到观测时间的限制，因此获得分辨率高的乳状液液滴图片是显微统计法的前提[3]。对于普通光学显微镜，不能直接观测到多数乳状液的液滴粒度情况，因此常常需要稀释样品，而这一操作使得乳状液液滴粒度的测定不再原位，可能使得观测到的粒度与实际粒度产生偏差。近年来，研究者引入了激光共聚焦显微镜（laser scanning confocal microscope，CLSM）直接研究乳状液的液滴粒度[6-7]。CLSM将光束集中在一定范围内，利用激光激发已染色的分散相液滴使其发出荧光，不需稀释即可使提高图像分辨率[24-25]。因此CLSM具有原位测定、非接触性、无破坏性的特点。HUNG等[24]利用CLSM表征W/O型原油乳状液分散相液滴的粒径分布，在微米尺度上直接观察到W/O型原油乳状液中液滴动态变化规律。

在获得清晰乳状液液滴图片的基础上，液滴粒度的统计也是分散相粒度表征重要的一环。最初光学显微技术采用人工计数，受操作者影响较大、操作周期长，工作量大，发展受到限制。后来，研究者引入图像处理技术和分析软件，通过边缘检测确定液滴个数，再通过计算液滴所含像素确定液滴的粒径，为了避免测试的不准确性，每个样品至少统计20张图片[24]。分散相粒度统计方法的改进排除了测量过程中的主观因素，提高了测试效率。

2.2光散射技术

基于米氏散射理论的光散射技术被广泛用于乳状液体系中液滴粒度的研究。激光粒度仪，作为光散射技术的早期代表，曾用于液滴粒径的研究，然而其常需稀释乳状液、不能真实反映乳状液体系中的粒径分布。以多重光散射为基础发展出的Turbiscan Lab○R稳定性分析仪不仅可准确监测到乳状液的相分离现象，还能在不稀释的条件下直接测定液滴粒度，弥补了激光粒度仪的不足[8]，实现了对乳状液液滴粒度的原位表征。

Turbiscan稳定性分析仪通过获得的透射光和背散光强度得到光子（传输）平均自由程（或l*），根据光子（传输）平均自由程与液滴粒径的正相关联系进而获得液滴粒径，见式（1）[9]。

式中，d为液滴平均粒径，μm；ϕ为分散相体积分数；g和QS为米氏常数。

Tubiscan可分析50nm～1000μm范围内的液滴粒度。LIU等[3]利用Turbiscan分析生物破乳菌对W/O模型乳状液破乳过程中的粒径分布规律，发现乳状液中间层液滴出现絮凝现象，平均粒径从最初的12μm左右到升高到30μm。Turbiscan可在非破坏、无接触样品情况下，得到分散相粒径，具有测试耗费低、可重复性好、操作简单等优点。但对于透光性较差的乳状液，Turbiscan测试准确性较差，应用范围有限[3，9]。

2.3低场核磁共振技术

低场核磁共振（LF-NMR）不仅能精确反映乳状液相分离过程，还能利用受限扩散实验测定分散相的粒度特征。分散相粒度可通过拟合由脉冲梯度自旋回波测定的束缚水的扩散参数与水的横向弛豫时间分布（T2）得到[10-12]。OPEDAL等[11]用LF-NMR技术分析破乳剂作用下分散相液滴粒径的变化，发现在不同聚醚类破乳剂作用下乳状液液滴平均粒径从3μm分别升至10μm左右。BARRABINO等[28]成功地开发了用于表征乳状液转相（从W/O到O/W乳状液）的LF-NMR研究方法，可用于测定转相点和样品液滴分布。OPEDAL等[10]采用LF-NMR技术对含水量在10%～40%的3种原油乳状液中的粒径分布进行表征，研究结果与显微统计法直接得到的粒径分布结果相关性较好。

LF-NMR快速测定分散相粒径分布，操作简单，准确性好，且不受乳状液颜色的影响，是乳状液粒度重要的原位研究方法，较Turbiscan稳定性分析仪而言，应用范围更广泛。但NMR序列参数选定困难，不适当的参数可能使结果出现较大偏差，在测试序列的选择与优化上有巨大的发展空间[29]。Turbiscan则不存在这样的问题，常用于透光性较好的乳状液粒度的研究。显微统计法是获得液滴粒度最直接的方法，常作为其他新技术的校正方法。

3　微观尺度——界面膜的稳定性

从微观尺度上讲，界面膜维持其自身状态不变的能力，即界面膜的稳定性，是乳状液稳定性变化的内因。界面膜是分散相与分散介质间由表面活性物质吸附形成的一层膜状物质，是影响分散相液滴稳定的关键，是乳状液宏观相分离的内驱力。界面膜稳定性的最直接反映是其机械强度的强弱，而界面膜的厚度和形貌结构是界面膜机械强度强弱变化的根本原因[30-32]。

3.1界面膜的机械强度

界面膜的机械强度是指界面膜面对扰动的稳定能力。界面膜的机械强度常通过界面流变技术间接反映[33-34]，也有研究者利用Langmuir槽法测定[31，35]，而通过微量吸液管技术可直接原位表征界面膜的机械强度，是目前研究的热点[13，36-37]。

3.1.1界面流变技术

界面流变性能反映表面活性剂在界面上形成的膜机械强度的细微变化[38]，界面弹性及黏性与界面膜的强度存在较强的相关性[39]，因此常用界面流变技术间接研究界面膜的机械强度。根据外加力在界面上的作用方式，界面流变技术可分为剪切法和扩张法，分别用于界面剪切流变性和界面扩张流变性的研究。

剪切法在界面膜上施加一定的剪切力，通过界面膜能承受的最大剪切力反映界面膜的机械强度，能承受的最大界面剪切力越大界面膜的机械强度越高，即界面剪切流变性越高，界面膜的机械强度越大[13]。界面剪切流变技术需先在油水界面形成一层平面膜，然后通过双臂环法[13，33，40]、双锥摆界面黏度计法[20，41]等方法进行研究。PENSINI等[33]监测破乳剂投加前后界面剪切流变性的变化，发现投加2.3μL/L破乳剂后界面剪切模量由10−3mN/m迅速跌落到10−4mN/m以下，说明破乳剂对界面膜的机械强度存在明显的削弱作用。

扩张法通过改变界面膜面积测试其能承受的最大扩张应力，从而得到界面膜的机械强度。界面扩张流变技术需要先形成粒径为毫米级的液滴，然后利用悬滴法[42-43]、振荡液滴法[34]、旋转滴方法[44]等方法进行研究。扩张模量越大，界面膜的机械强度越高。苑敬等[45]利用界面扩张黏弹性的变化研究无机盐作用下一种新合成的七支状聚氧丙烯/聚氧乙烯（PPO/ PEO）三嵌段聚醚的界面行为及其对界面膜强度的影响。YANG等[34]通过界面扩张流变模量的变化研究沥青质和胶质在界面上的竞争吸附行为对界面膜机械强度的影响，发现沥青质、树脂共同作用下界面扩张弹性较沥青质单独作用低，说明树脂的存在不利于形成机械强度较高的膜。

作为界面流变性的两大测试方法，剪切法和扩张法最大的区别在于液滴的比表面积差异较大且老化机理不同。剪切法对界面膜的老化更加敏感，可较全面地反映乳状液稳定性变化整个过程中界面膜机械强度的变化[13]；但就形变方式而言，扩张法中界面膜的形变模式更加接近真实乳状液体系的情况，近年来受到广大研究者的青睐。无论是剪切法还是扩张法，在平衡状态下测试可缩小测试体系与真实体系的差异，改善流变性测试结果与乳状液宏观稳定性的响应性[13]。

3.1.2Langmuir槽技术

Langmuir槽技术是以Langmuir槽为平台在气液界面对界面膜的研究技术，通过压缩或扩张作用改变界面膜面积，根据界面膜面积及其对应的界面压变化得到界面膜的机械强度。近年来，Langmuir槽技术大量用于界面膜可压缩性的研究[31，35，46]。界面膜的可压缩性（C）是指界面膜能承受的最大界面压力，其定义式如式（2）。

式中，A为界面膜面积；π为界面压；T为温度。

研究表明[14]：可压缩性越大，界面膜的机械强度越差，界面膜越易破碎，界面膜破碎率（ω）与界面膜的可压缩性存在经验公式，见式（3）。

实际研究中，研究者们常利用π−A等温线直接读取界面膜的可压缩性。HOU等[31]利用Langmuir槽技术研究破乳剂乙基纤维素（ethyl cellulose，EC）对原油乳状液界面膜的可压缩性的影响，发现相同压缩强度下EC作用后沥青质膜界面压的增幅下降，说明EC的加入增加了界面膜的可压缩性。HUA 等[35]发现界面膜的可压缩性测试存在迟滞现象，测得的结果与实际体系存在差异，但尚在可控范围内，可通过与同尺度其他方法的联用缩小两者的差异。Langmuir槽技术发展较为成熟，具有效果直观、可操作性强等优点，是近年应用十分广泛的界面膜机械强度的研究方法。

3.1.3微量吸液管技术

近年来，微量吸液管技术大量用于微米水平界面膜机械强度的研究[13，36-37]。微量吸液管技术利用微吸液管抓捕乳状液中的液滴或形成新液滴，通过压力控制装置操控液滴使之进行各种动作，并分别通过传感器和光学显微镜监控液滴界面压的变化和液滴形态[15]。

微量吸液管技术可用于原位研究界面膜的可压缩性：通过体积收缩试验控制单个乳状液滴的大小，根据液滴表面膜褶皱的出现时对应的膜面积获得界面膜的可压缩性[36-37]。MORAN等[36]采用微量吸液管技术评价环烷酸钠对沥青曲面膜可压缩性的影响，发现随着环烷酸钠量的增加皱缩率（乳状液滴体积收缩过程中出现褶皱时的液滴表面积与液滴原始面积之比A/A0）减小，当环烷酸钠质量分数达到10%时，A/A0接近0，这说明环烷酸钠在界面上的吸附增加了沥青膜的可压缩性。

微量吸液管技术不但能通过单液滴界面膜的可压缩性表征界面膜的机械强度，还能通过两液滴的“头碰头”试验直接考察界面膜的机械强度[13，15，33]。“头碰头”试验利用微量吸液管技术控制吸液管末端的两乳状液滴，使其相互接近至双曲面膜互相挤压，通过界面膜的破裂情况，包括破碎率、破碎时间及临界界面压等，判断界面膜的机械强度[15]。破碎率和破碎时间分别是一定外部条件的情况下液滴的破碎概率和生存时间；临界界面压是促使两液滴恰好破裂时的界面压。破碎率越大，界面膜的机械强度越低[33]；破碎时间越短，界面膜的机械强度越低[13]；临界界面压越低，界面膜的机械强度越低。HARBOTTLE等[13]利用破碎时间评估老化时间对界面膜机械强度的影响：老化时间由30min增加至1h时界面膜的破碎时间从7.5s上升至23s。PENSINI 等[33]利用破碎率研究EO-PO破乳剂投加量对界面膜机械强度的影响：EO-PO加入量为2.3μL/L界面膜的破碎率从9%升至85%，当进一步增加EO-PO的量至28.8μL/L后，界面膜的破碎率自85%降至25%，说明投加过量破乳剂反而会增强界面膜的机械强度。 “头碰头”试验研究不仅可以研究老化时间、表面活性剂对界面膜的作用效果，还能评价pH 值[47]、盐度[47-48]等因素对界面膜的影响。

对于以上3种研究界面膜机械强度的常见方法：界面流变技术对界面膜的机械强度变化较敏感，但此法的测试体系与真实乳状液存在差异，因此最好能在平衡状态下测定以最大限度缩小两者的差距；Langmuir槽法通过气液界面界面膜面积变化及其对应的界面压获得界面膜的机械强度，操作简单，效果直观，多用于界面膜机械强度的估测；相较于界面流变仪和Langmuir槽技术，微量吸液管技术更接近真实乳状液体系，原位直观地表征界面膜的机械强度，是目前界面膜机械强度研究的热点，也是界面膜研究的趋势。在实际研究中，常采用多种技术联用以增加结果的可信度[36]。

3.2界面膜的厚度

界面膜厚度及其随时间的变化是界面膜稳定性研究的重要方面[49-51]。早期人们通过单色光干涉法[52]、椭圆偏振法[31]及电容法[51]等间接拟合得到界面膜厚度。这些方法存在精确度不高、适用范围有限的缺陷，不能准确反映界面膜形态结构特征。近年来，研究者们相继引入石英微晶体天平（quartz crystal microbalance，QCM）、小角度中子散射（small angle neutron scattering，SANS）等先进方法用于界面膜厚度的表征。

QCM技术通过处理后的芯片和流动相模拟油水界面，然后根据表面活性物质吸附到芯片上后获得的频率变化计算得到芯片上吸附的界面膜质量，最后通过预估的膜密度即可得到界面膜厚度[13，50，53]。HARBOTTLE等[13]利用QCM研究沥青质浓度对沥青质膜厚度的影响，发现当沥青质浓度由0.1g/L增至0.4g/L时，界面膜厚度由6.9nm增至9.3nm，说明界面膜厚度随沥青质浓度的增加而增加；同时“头碰头”试验表明液滴破碎时间也随沥青质浓度的增加而延长，说明界面膜机械强度随界面膜厚度的增加而增加。ABUDU等[50]借助QCM技术研究溶剂芳香性对界面膜的影响，发现溶剂为甲苯时形成界面膜的厚度最高达3～4nm，溶剂为烷烃时界面膜厚度随时间不断增加，且烷烃中形成的界面膜黏弹性模量更大，说明溶剂芳香性过强不易形成厚度较大、机械强度较高的界面膜。QCM对界面膜厚度的测试属于异位测试且整个测试过程都是基于已知的模型进行的，与真实情况存在差异，但随着QCM在界面膜测试方面的应用和完善，差异将会被不断缩小；此外，QCM具有高灵敏度、测试精度高[54-55]，可在纳米及纳米以下级别测试膜厚的特点，在界面膜厚度研究方面具有极大优势。

SANS技术通过零度散射角附近（0°～2°）长波长中子（0.2～2nm）的弹性散射研究界面膜的厚度，若样品中存在尺寸大于原子间距的结构，则会出现种子散射长度密度差[50]。相较于QCM异位模拟测定膜厚，SANS对界面膜厚度的研究更加原位，可直接在乳状液体系测定界面膜厚，通过拟合中子散射曲线得到界面膜厚度，见式（4）[42]。

式中，P为液滴形状因数；q为散射矢量长度；R为散射区半径；h为界面膜厚度的1/2。

测试结果往往需要扣除无表面活性剂时体系的拟合结果。VERRUTO等[50]用SANS测试甲苯、萘烷、甲基萘体系中NaCl对界面膜厚度的影响：未添加NaCl时其界面膜厚度为10～11nm，加入质量分数为1%NaCl后界面膜厚度减为8～9nm。SANS测试中为了避免高浓度溶质间散射的影响，需要稀释样品，可能对实际界面膜的厚度产生影响[56]；但其原位测试和较高的测试精度使SANS技术具有极大的发展空间。

3.3界面膜的形态结构

界面膜的结构越致密，其机械强度越高。界面膜的形貌结构将界面膜的机械强度与表面活性物质在界面的排布方式联系起来，有助于界面膜稳定机理的揭示。近十几年来，界面膜形貌的表征引入了扫描电子显微镜[33]、CLSM[24-25]、布鲁斯特角显微镜（brewster angle microscopy，BAM）和原子力显微镜（atomic force microscopy，AFM）等先进微观观测方法，其中BAM和AFM可分别在微米和纳米水平实现界面膜形貌结构的直接观测。

BAM技术是基于布鲁斯特定律发展起来的一项技术：当入射角为53.1°，气水界面的反射光强度为零，因此可以通过活性物质在界面的吸附会造成液体折射率变化进而影响反射光强度这一现象，利用入射光线的反射情况在微米水平获得界面膜的形貌结构信息。FAN等[57]利用BAM观察非离子表面活性剂对沥青质界面膜形态结构的影响，发现由表面活性剂作用后界面膜结构不如纯沥青质膜连贯致密，这与界面膜可压缩性的变化相呼应，说明非离子表面活性剂破坏了界面膜的结构、降低了界面膜的机械强度。ÁLVAREZ等[58]利用BAM分别在不同溶剂体积观察沥青、沥青质及软沥青质形成的界面膜，明确溶剂体积对界面膜形貌结构的影响。BAM可直接监测界面膜形态的变化，提供薄膜厚度分布及薄膜形态等信息而不损坏样品膜，是近几年十分受研究者青睐的一种研究方法[57-58]。

与BAM相比较，AFM在纳米水平观测界面膜的形貌，能得到更加详细的膜形貌信息。AFM通过LB膜与探针间的原子间相互作用力-距离关系得到界面膜的形貌图[59-64]。ZHANG等[65]利用AFM观察沥青质膜的形态结构，发现沥青质聚集体在界面形成连续、不间断的膜。HOU等[31]利用AFM观测EC对沥青界面膜的破坏作用，发现未投加EC之前，沥青质膜呈现交错相连的三维网状细密结构，加入EC后网状结构消失，界面上仅存在一些独立的点上吸附有少量表面活性剂。AFM可在纳米水平提供界面膜三维形态结构信息，是近几年界面膜形态研究的重点研究方法[59-62，66]。

相较于乳状液的宏观与介观研究，乳状液的微观研究将目光聚焦在界面膜上，更接近乳状液稳定性研究的本质，但受限于目前的技术水平，界面膜的研究多为异位研究：在界面膜机械强度的研究中，界面流变仪技术需后期构造平面或曲面膜，Langmuir槽法需在气液界面形成平面膜，微量吸液管技术需人工形成模拟液滴；在界面膜厚度的研究中，QCM模拟油水界面在芯片上形成模拟膜研究；在界面膜形貌结构的研究中，BAM和AFM分别在气液界面和固体表面构造Langmuir膜和LB膜进行研究。异位检测使得研究结果与真实体系存在一定偏差。因此，在实际应用中，研究者们常结合各尺度的多种研究方法共同研究乳状液的稳定性，以克服这一缺陷。

4　结语与展望

近年来，乳状液宏观相分离、介观分散相粒度及微观界面膜稳定性的研究方面涌现许多新技术，包括Turbiscan、LF-NMR、微量吸液管技术及BAM、AFM等先进方法，极大促进了乳状液稳定性在不同尺度的研究。在乳状液稳定性研究上，综合运用不同尺度的研究技术，建立多种结果相互佐证的研究体系是全面深入探究乳状液稳定机制的关键。在研究技术的开发方面，尤其是界面膜的研究方面，还未实现真正的原位测定，建立适用范围广、能准确反映乳状液稳定性的原位技术是仪器技术发展的方向。

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研究开发

Technical progress of multiscale study on oil-water emulsion stability

HUANG Xiangfeng，WANG Xuhui，LU Lijun，LIU Jia，PENG Kaiming
（College of Environmental Science and Engineering，State Key Laboratory of Pollution Control and Resource Reuse，Tongji University，Shanghai 200092，China）

Abstract：Oil-water emulsions have wide range of applications in the field of petrochemicals，food，medicine and others. The stability of emulsion has been a research hotspot. This paper reviewed research methods of emulsion stability in recent years，summarized the progress of research techniques from three aspects and made brief comparison of the advantages and disadvantages of different methods of the same scale. On the macro-scale，emulsion stability analyzers and low-field NMR are used to characterize the phase separation process，which simplifies the test operation and renders a more accurate result. On mesoscopic scale，the in situ characterization of emulsion droplet size can be achieved by fitting calculation of the optical and NMR results. On the micro-scale，the accurate characterization of interfacial film stability is realized by the development and introduction of micropipette，microscopic observation technologies and others，which includes the research of mechanical strength，thickness and morphology of interfacial film. In addition，this article also identified the integrated use of different methods in in-depth inquiring the stability mechanism，analyzed trends of research methods in oil-water emulsion stability，and noted that in situ characterization technology is the development direction of emulsion stability research.

Key words：emulsions；stability；multiscale；phase separation；droplet；interfacial film

基金项目：国家自然科学基金面上项目（51478325）。

收稿日期：2015-07-13；修改稿日期：2015-08-11。

DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.01.004

中图分类号：O 648

文献标志码：A

文章编号：1000–6613（2016）01–0026–08