?機械加工過程產(chǎn)生的廢棄乳化液含有大量表面活性劑和礦物油,，由于大量表面活性劑的存在，形成了納米尺寸的微小油滴,，同時表面活性劑成為一層穩(wěn)定的保護膜,，很難實現(xiàn)有效破乳。

目前常用的處理技術有氣浮,、化學絮凝聯(lián)合氣浮,、化學和電化學技術、化學破乳劑,、膜技術及生物技術等,。由于油滴尺寸小、質(zhì)輕,，通常需要很長的停留時間,，油水分離比較緩慢且低效。

盡管化學破乳劑具有廣泛的應用,，但是處理后化學破乳劑會在留在水中,，產(chǎn)生嚴重的二次污染，并且很難實現(xiàn)破乳劑的回收,。開發(fā)新型高效和低成本的機加工廢液處理技術成為亟待解決的問題,。

同濟大學研究者設計合成了一種功能化磁性納米粒子(Functional magnetic nanoparticle, FMNPs），并通過飛納電鏡溫控樣品杯研究了 FMNPs 對廢棄乳化液的處理效果及其破乳過程和機制,。

破乳過程

在 FMNPs 作用下乳液的破乳經(jīng)歷了兩個過程：

首先是 FMNPs 分散并吸附到液滴表面,，引起液滴的絮凝聚并，液滴的尺寸有一定程度的增大,；

隨后,，在磁場的作用下，表面吸附有 FMNPs 的液滴群體進行定向遷移,，遷移過程中,，由于液滴間的相互擠壓也會出現(xiàn)液滴的進一步聚并,，終液滴從連續(xù)相中分離出來。

(A-C) FMNPs 在液滴表面的分布 (D) FMNPs 與乳化劑 (0.125 g/L SDBS) 的結合狀況,，(E) FMNPs與乳化劑 (1.0 g/L SDBS) 的結合狀況,，(F) 乳化劑 (1.0 g/L SDBS) 的網(wǎng)絡結構

FMNPs 加入到乳狀液中后，先要經(jīng)歷擴散過程,，遷移到液滴表面（A-C）,，并與液滴表面的表面活性劑發(fā)生相互作用，進而粘附在液滴表面,。由于液滴與表面活性劑間的結合,，會改變?nèi)闋钜涸镜木W(wǎng)絡結構（D-F）。乳液有一定程度的失穩(wěn),，出現(xiàn)液滴的絮凝和聚并,，液滴的尺寸增大，后在磁場作用下分離出來,。

在此類含水樣品的研究中,，傳統(tǒng)掃描電鏡（SEM）無法直接觀察樣品，通常需要將樣品干燥后在放入 SEM 觀察,，但是干燥后樣品中的凝膠結構塌陷,，破壞了樣品內(nèi)部真實的形貌。

飛納（Phenom）電鏡溫控樣品杯可以將含水樣品迅速冷凍,，然后放入樣品倉觀察,，保留了樣品內(nèi)部的空間結構，對于含水樣品的研究提供了一套快速可行的研究方案,。

?

利用飛納電鏡溫控樣品杯觀察在不同活性劑濃度下,，乳液結構的變化

含水樣品研究方法對比

· Cryo-SEM：操作復雜、樣品制備復雜,、成本高
· 干燥（冷凍干燥）：結構塌陷,，不利于 “破乳” 機制分析
· Phenom 溫控樣品杯：操作簡單、效率高,、成本低

參考文獻

Peng, K., Xiong, Y., Lu, L., Liu, J., & Huang, X. (2018). Recyclable Functional Magnetic Nanoparticles for Fast Demulsification of Waste Metalworking Emulsions Driven by Electrostatic Interactions. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 6(8), 9682-9690.