超声驻波场下W/O乳状液分离特性研究

王余宝,曹聚杭,罗小明

(1.中国石油大学胜利学院,山东 东营 257061; 2.中国石油大学 储运与建筑工程学院,山东 青岛 266580)

目前利用20 kHz ～ 10 MHz的超声场分离悬浮液与乳状液已得到极大的关注和广泛的研究。与电场作用下液滴的电泳现象类似,声驻波场作用下连续相中的分散相将产生声泳现象[1]。在超声驻波场中,由于分散相与连续相的密度和压缩性存在差异,分散相将受到主声力[2]的作用。在主声力的作用下,分散相迁移至压力波节或压力波腹平面,聚集形成液滴条带[3],迁移的方向取决于声泳系数的正负[4]。随后,在压力波节或压力波腹平面聚集的液滴在液滴间作用力(次声力和范德华力)的影响下发生碰撞和聚并,并在重力或浮力的作用下加速沉降或上浮,从而加速悬浮液和乳状液的相分离。单液滴的运动规律是研究超声驻波场下乳状液分离特性的关键。孙宝江等[5-6]从理论上分析了油中水滴粒子在超声波辐照下的位移效应,给出了超声波促进油水分离的理论依据。Mathew[7]等人通过建立超声驻波场中颗粒运动的2D模型分析了不同因素对颗粒稳定聚集区的影响。Pangu等人建立了驻波场中双液滴的碰撞模型[2]与群液滴的聚结模型[8],并进行了试验验证。超声场下乳状液分离过程的影响因素众多,主要分为两大类:声场参数和两相物化性质。声场参数包括声场类型[9-10]、声强[11-12]、频率、辐照方式和辐照时间[13]等;两相的物化性质包括两相比例[14]、界面张力、黏度等;其他操作条件如温度[15]等也对超声场乳状液分离过程产生一定的影响。……