[发明专利]一种吸附有表面活性剂的液滴间相互作用预测方法及装置

说明书

本申请实施方式公开了一种吸附有表面活性剂的液滴间相互作用预测方法及装置。所述方法包括：在两个第二相介质液滴由相向运动而发生正对弹性碰撞，并在碰撞后彼此分离的过程中，确定两个第二相介质液滴的半径及碰撞速度；根据两个第二相介质液滴的半径及碰撞速度确定正对弹性碰撞过程中的分离压力；根据对流‑扩散方程、排液方程、广义的杨‑拉普拉斯方程以及分离压力，确定正对弹性碰撞过程中的动水作用力，以及表面活性剂在液滴表面的界面浓度和迁移速度；根据动水作用力和分离压力，确定两个第二相介质液滴间的总作用力。本申请可以准确预测在含有表面活性剂的分散介质中，两个液滴间的作用力以及表面活性剂在两相界面上的分布及迁移。

技术领域

本申请涉及乳状液的物理化学性质研究领域，特别涉及一种吸附有表面活性剂的液滴间相互作用预测方法及装置。

背景技术

含有表面活性剂的油水乳状液存在于工业生产的各个领域，如石油化工、化妆品、医药和食品工业当中。全世界中，绝大多数开采的原油是以油水乳状液存在的，在石油工业生产的开采，开发，集输和储存等各个阶段，都涉及到含有表面活性物质的油水乳状液的处理和加工。油水乳状液是一种复杂的多元混合物，以一种液体被另一种液体分散成液滴的方式存在。这种存在方式使得无论是体系的宏观流动特性还是微观性质均与单相存在较大的差异。油水乳状液中有很多复杂的行为，如液滴布朗运动、紊流扰动、密度差异、界面剪切等作用，受这些作用的影响，分散相中的液滴会发生破裂、絮凝、聚并等行为，使得体系的性质极其复杂。

表面活性物质在油水界面上的吸附，会对油水界面的稳定性产生极大的影响，从而改变油水体系的性质。在工业生产中，往往会在油水乳状液中加入表面活性物质，来改变油水乳状液的性质，达到预期的性质。不同的表面活性物质在油水界面上的吸附特性和吸附量不同，对油水表面的影响也有很大的差异。

例如在石油工业中，工艺流程中加入的某些化学试剂会吸附在油水界面，成为表面活性物质。而直接在地层中开采出的原油往往含有大量的胶质、沥青质等天然表面活性剂，导致乳状液大量产生，并且对乳状液的性质产生明显的影响。

工业生产的过程当中会采取一定措施改变乳状液的稳定性，如在生产化妆品时希望乳状液稳定不易分层；在石油的破乳时希望乳状液不稳定，便于油水分离。因此，对乳状液稳定性的研究是十分有意义的。乳状液的稳定性，在微观尺度上主要由分散相液滴的絮凝、界面膜破裂、液滴聚结和大液滴的沉降的难易决定。众多研究发现，含有表面活性剂的体系中油水界面的性质会对乳状液的稳定性产生很大的影响。液滴的聚并依赖于两个液滴相互碰撞时的力学作用和排液机理，对两个液滴相互作用的研究有助于进一步深化对分散相体系的微观认识，加深对破乳机理的研究，具有重要意义。因此，如何准确地预测在液滴表面活性剂的分布及液滴间的作用力，已成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种吸附有表面活性剂的液滴间相互作用预测方法及装置，以预测在含有表面活性剂的分散介质中，两个液滴从相互接近到碰撞再到分离整个过程的受力和变形过程中，液滴间的作用力以及表面活性剂在两相界面上的分布。

本申请实施例提供一种吸附有表面活性剂的液滴间相互作用预测方法，所述方法预先提供含有表面活性剂的分散介质模型，所述分散介质模型包括第一相介质，以及位于所述第一相介质内可自由移动的两个吸附有表面活性剂的第二相介质液滴，所述方法包括：

在所述两个第二相介质液滴由相向运动而发生正对弹性碰撞，并在碰撞后彼此分离的过程中，确定所述两个第二相介质液滴的半径及碰撞速度；

根据所述两个第二相介质液滴的半径及碰撞速度确定所述正对弹性碰撞过程中的分离压力；

根据对流-扩散方程、排液方程、广义的杨-拉普拉斯方程及所述分离压力，确定所述正对弹性碰撞过程中的动水作用力，以及所述表面活性剂在液滴表面的界面浓度和迁移速度；

根据所述动水作用力和所述分离压力，确定所述两个第二相介质液滴间的总作用力。