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破乳菌在W/O乳状液破乳过程中的作用规律探究

彭开铭  殷万  王旭慧  陆丽君  刘佳  黄翔峰  
【摘要】:在原油开采和机械加工中产生大量的乳状液需要破乳。生物破乳菌具有适用于复杂的乳状液、环境耐受性强、易于分离等特点而成为新型破乳剂研究的一个重点[1]。但作为软质胶体颗粒的细菌在乳状液中的作用规律,及产生的破乳效应机制尚不清楚。本文以不同碳源培养得到具有不同破乳活性的破乳菌Alicaligenes sp.S-XJ-1为研究对象,综合采用激光共聚焦纤维镜(CLSM)、稳定性分析仪(TURBISCAN)、低场核磁共振(LF-NMR)和光学微流变仪(RHEOLASER MASTER)[2]探究了菌体在W/O型乳状液破乳过程中的作用规律。对菌体的热动力学分析和CLSM实验发现具有优异破乳活性的菌体更易分布在油水界面,并发生聚集。借助LF-NMR和Turbiscan技术明确了破乳过程中的液滴聚集、聚并和沉降阶段及各阶段的速率;准确得到乳状液脱油、脱水、破乳率随时间的变化规律及破乳质量。比较不同菌体破乳过程发现液滴聚并程度和速率对菌体的破乳效果有着非常显著的影响。采用光学微流变仪对乳状液性质的研究发现,不同破乳菌对乳状液粘性有着不同程度的降低,使液滴粒子的流动性增强,碰撞聚集的可能提高,实现了不同程度的破乳效果。其中石蜡菌能在0.38 h内使乳状液粘度最大降低100倍,强化了粒子运动速率,提高了碰撞聚集的可能,最终实现90%的优异破乳效果。具有优异破乳活性的菌体表面具有较低的极性自由能,这使菌体更易粘附到油水界面并发生聚集沉降,降低了乳状液的粘性,增强了液滴的流动性,液滴快速聚集、聚并、沉淀,并最终实现破乳。本研究将有助于指导高效破乳菌的定向合成,降低生产成本;揭示菌体破乳机理,生物破乳菌的工业化应用奠定理论基础。

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