CN112280602B - 一种单分散柴油乳液的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种单分散柴油乳液的制备方法，其特征在于将二维MXene修饰的疏水陶瓷膜作为乳化介质，将水作为分散相，添加乳化剂的柴油作为连续相，分散相在一定的跨膜压差下通过陶瓷膜管，在连续相剪切力的作用下，分散相离开膜管表面进入到连续相中，使水和柴油充分混溶形成单分散柴油乳液。通过MXene修饰膜形成的二维纳米通道结构，将传统的直通式制乳方式扩展为纵向‑横向通道式的制乳方式，可以防止乳液在形成过程中聚并的发生，从而使分散相在一定的跨膜压差下直接制备出单分散乳液。该方法具有装置简单、能耗低、通量大，乳液粒径小、分散性好等优点，是一种高效制备单分散乳液的方法，适合大规模工业化生产。

Description

一种单分散柴油乳液的制备方法
技术领域
本发明涉及一种单分散柴油乳液的制备方法，具体涉及一种MXene修饰疏水膜的制备，及其在制备单分散乳液的应用，主要应用于改善柴油发动机的燃料利用率和提高催化裂化等方面，属于石油加工领域。
背景技术
柴油发动机是迄今为止最有效和最可靠的能量转换装置之一。柴油发动机由于其高热效率和耐用性构成了全球运输和工业基础设施的组成部分，特别是卡车，公共汽车，农用设备，机车和船舶等重载应用中。然而，从柴油发动机排放到大气中的污染物，如：碳氢化合物(HC)，一氧化碳(CO)，二氧化碳(CO2)，尤其是有害的氮氧化物(NOx)，以及颗粒物(PM)，不仅损害我们的生态，还威胁人类的健康。
在不经发动机改造的情况下，采用乳化柴油进料。乳化柴油内的小水珠受热气化膨胀，瞬间把油滴雾化。雾化的油滴与空气之间的接触面增加，从而提高燃烧速率和燃烧效率，此外细水滴的自发爆破形成高压蒸汽并在活塞顶部施加额外的压力，因此发动机扭矩增强并且性能提高。乳化燃料降低NOx的能力可以归因于水的蒸发，这抑制了局部绝热火焰温度，从而显著降低了NOx排放。它的烟尘减少能力可以用更好的空气燃料混合过程来解释，这是由于微爆后雾化增强的特征。此外，水分解可在燃烧过程中形成羟基自由基，有助于氧化烟灰，从而减少烟尘排放。
目前制备单分散乳液的方式主要可以分为两种：一种是以高压均质法和高速剪切乳化法为主的高能乳化法，另一种是以相转变温度法和相转变组分法为主的低能乳化法。其中，高能乳化法所需的能量消耗大概是低能耗的105～107倍。如此高的能耗使得在工业上大规模制备单分散乳液成为不可能，而低能耗制乳法在工业应用中也具有一定的局限性。
膜乳化技术是近期发展起来的一种新兴的乳化技术，主要用于微乳液的制备。该技术因其装置简单，能耗低，低剪切力，所需的表面活性剂用量少，以及易于工业化等特点，越来越受到广大研究者的青睐。
在膜乳化过程中，尤其是制备单分散乳液，必须选用与分散相不润湿的膜材料作为乳化介质，因此一般亲水性的膜适合用于O/W型乳液的制备，而疏水性的膜更适合用于制备W/O型乳液的制备。由于无机陶瓷膜表面属高能亲水表面，因此直接用于膜乳化过程制备单分散柴油包水乳液时，易导致乳液聚并现象的发生。现有的商品化的陶瓷膜，因为其实际应用和烧结制备工艺导致陶瓷膜乳化过程很难制备出单分散乳状液。商业化的陶瓷膜因为实际应用，往往具有较高的孔隙率，而在乳化过程中较高的孔隙率容易导致在制乳过程中乳液聚并的发生。在传统膜乳化机理中，分散相是以直通式的形式通过乳化介质到达膜表面，并在剪切力的作用下离开膜表面形成乳液。这种传统的乳化行为容易使乳液离开膜表面时发生聚并，这种传统的乳化行为容易造成乳液粒径大并且呈现多分散。
CN 102794119A中提出一种套管式环形微通道反应器制备单分散乳液的方法，该方法利用反应器内、外管之间的环形微通道为乳化通道，主要调节反应器中内、外管的流体流量制备出单分散乳液，但该方法制备出的乳液粒径大，其中最大粒径可达20μm。文献中报道了一种亲水陶瓷膜制备单分散的W/O乳液的方法(Desalination,191(1-3):219-222.)，通量可达140.6L·m-2·h-1，乳液平均粒径在1～2μm。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的陶瓷膜乳化技术难以制备出纳米级单分散乳状液的缺陷，而提供了一种低能耗，较高通量下的一单分散柴油乳液的制备方法。
本发明的技术方案为：通过构筑一种二维MXene修饰膜，改变了传统膜乳化过程中直通式的制乳方式，利用二维纳米通道制乳，并将修饰膜表面进行疏水改性，可以有效防止乳液聚并，从而制备出纳米级的单分散柴油乳液。连续相在循环泵的带动下以一定流速流经膜表面，在流体剪切力的作用下，分散相乳滴膜表面进入连续相形成乳液。当过膜压差增加时，膜通量也随之增加，分散相在膜孔出口处形成乳滴的速度加快。该法适用于单分散乳液的工业化生产，只要分散相持续被挤压通过膜孔，就能不间断地形成乳液。
为制备单分散的W/O乳液，我们通过外压装置将二维MXene均匀的沉积在陶瓷膜内表面。在陶瓷膜表面构筑一层二维MXene修饰层，利用二维材料本身的特殊性质构筑一种二维纳米通道，从而改变了传统乳化过程中那种直通式的制乳方式，利用二维纳米通道形成一种纵向-横向式的制乳方式，在制乳过程中可以有效防止乳液聚并，从而达到单分散乳液的制备。
本发明的具体技术方案为：一种单分散柴油乳液的制备方法，其特征在于将二维MXene修饰的疏水陶瓷膜作为乳化介质，将水作为分散相，添加乳化剂的柴油作为连续相，分散相在一定的跨膜压差下通过陶瓷膜管，在连续相剪切力的作用下，分散相离开膜管表面进入到连续相中，使水和柴油充分混溶形成单分散柴油乳液。
优选上述的乳化介质由以下方法制得：将MXene纳米片分散在水溶液中，利用氮气外压装置将MXene沉积在陶瓷膜管内膜上，控制压力，将成型的MXene修饰陶瓷膜进行烧结，得到二维MXene修饰的陶瓷膜；然后用疏水改性剂对二维MXene修饰的陶瓷膜进行改性，得到二维MXene修饰的疏水陶瓷膜。
优选采用MXene纳米片大小在200～500nm的尺寸；MXene纳米片分散在水溶液中控制MXene的浓度在0.2×10-4～1.0×10-4mg/ml；控制压力在0.1～0.5MPa；烧结温度为200～400℃。
优选所述的陶瓷膜管为单通道陶瓷膜管、多通道陶瓷膜管或中空纤维陶瓷膜管；陶瓷膜的孔径为50～300nm；陶瓷膜为无机陶瓷膜，材料为ZrO2、Al2O3、SiC、TiO2或SiO2中的一种或多种复合。
优选上述采用疏水改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷或三甲基氯硅烷；改性剂浓度为0.01～0.2mol/L；改性时间在3～24h。
优选添加的乳化剂为span 20、span 60、span 80、tween 20或tween 80的一种或多种复合；其中乳化剂在连续相中的质量分数为0.5～10wt％；分散相为去离子水。
优选控制分散相在0.05～0.4MPa的跨膜压差下透过陶瓷膜管并控制0.1～0.5m/s流速的连续相流过膜面，使分散相以小液滴形式进入连续相完成乳化过程。
本发明所制备的柴油乳液粒径由膜管孔径、MXene的沉积量、膜表面亲疏水性、分散相水通量和剪切力共同决定，制备的柴油乳液粒径小，呈单分散分布；其中水的体积含量优选为1％～40％。
有益效果：
1.二维MXene纳米片在修饰膜管表面过程中，构筑了纵向-横向式的二维纳米乳化通道，改变了传统膜乳化方式，有利于单分散乳液的形成。
2.二维MXene纳米片通过压力沉积后，经过一次高温烧结后可以牢固地结合在陶瓷膜上，并且不溶于水和油，以此可以持久稳定地进行连续化生产，并不会造成对修饰层的破坏甚至是脱落。
3.本方法通过将二维MXene修饰陶瓷膜进行疏水化改性，在制备W/O型乳液时，水滴透过膜管进入到连续相时不会在膜管表面铺展开，可以有效地防止乳液聚并发生，从而制备出单分散W/O型乳液。
4.膜乳化因其技术简单，能耗低，较少的表面活性剂需求以及由此产生的乳液粒径小(纳米级)、粒径均一、稳定性好。
5.选用的陶瓷膜耐高温、高压，耐酸碱，抗污染，使其能适应大部分严苛的乳化环境。
6.本方法采用MXene修饰陶瓷疏水膜作为乳化介质，该方法通量大，乳化速度快，制备出的乳液粒径均一，操作简单，便于放大，可大规模应用于工业上细小单分散乳液的制备。
附图说明
图1为膜乳化柴油的装置流程示意图；其中A为分散相的进料口，B为连续相的进料口；1为高压平流泵，2为不锈钢储液罐，3为蠕动泵，4为转子流量计，5为压力表，v1、v2、v3、v4、v5分别为第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门，6为MXene疏水改性膜；
图2为分散相通过二维纳米通道形成乳液的过程示意图；其中(a)为MXene修饰膜膜乳化过程示意图，(b)为膜乳化过程；
图3为实施例1中陶瓷膜管的孔径分布图；其中(a)为实施例1中标称孔径为100nm单通道Al2O3陶瓷膜管的孔径分布图，(b)为实施例1中沉积上MXene后陶瓷膜管的孔径分布图；
图4是实施例1中实验室制备的二维MXene的SEM图；
图5为实施例1中原始的MXene和经过300℃高温烧结后的XRD图；
图6为实施例1中原始的MXene和经过300℃高温烧结后的TEM图；其中(a)、(b)是原始MXene真空干燥后的TEM图，(c)、(d)是MXene经300℃烧结后的TEM图；
图7为实施例1中陶瓷膜管内膜的SEM；其中的a为实施例1中标称孔径为100nm单通道Al2O3陶瓷膜管内膜的SEM，b为实施例1中二维MXene沉积在陶瓷膜管内膜上的SEM图；
图8为实施例1中疏水改性后膜管表面的接触角图；
图9是测试二维MXene修饰陶瓷膜分别在水中和油中的稳定情况图；
图10为实施例1中制备的单分散乳液在含水量为10％时的金相显微镜图；
图11为对比例1中使用100nm原管疏水改性后制备的W/O乳液金相显微镜图。
具体实施方式
对本发明的实施方式作进一步说明：
一种单分散柴油乳液的制备流程如图1所示。具体操作流程如下：(1)将MXene修饰疏水改性膜装进组件6中，关闭第四和第五阀门v4、v5检查气密性并调整直至装置不漏液；(2)打开第三阀门v3,向柴油储液罐2中加入柴油，打开第二阀门v2，并通过蠕动泵3循环，调节蠕动泵的转速控制一定的膜面流速；(3)打开第五阀门v5，通过柱塞泵1将去离子水压入膜管内，调节柱塞泵的压力参数，控制乳化过程中分散相的压力。(4)控制一定体积比例的水含量后，关闭第五阀门v5，完成乳化，乳液从第一阀门v1排除。
图2是MXene修饰疏水膜乳化过程的示意图，从图2(b)中看出，二维材料本身的特殊性质构筑出一种二维纳米通道，利用二维纳米通道形成一种纵向-横向式的制乳方式。
实施例1
制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，选择乳化剂为span 80，其中连续相中乳化剂的质量分数为1％。将乳化剂加入到柴油中加热搅拌5h备用，采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.35×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.1MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液中6h，取出用无水乙醇清洗烘干备用。图3(a)为100nm陶瓷膜原管的孔径分布图，图3(b)为沉积上MXene后的孔径分布图，对比两图可以看出沉积上MXene后的修饰陶瓷膜并没有改变膜管的平均孔径。图4是实验室制备的二维MXene纳米片的SEM图，图5是MXene在空气中加热至300℃后的XRD图，从图中可以看出MXene在空气中经过300℃加热仍具有MXene的特征峰，并没有转化为氧化钛。图6(a)(b)是原始MXene真空干燥后的TEM图，图6(c)(d)是MXene经300℃烧结后的TEM图，从图中可以看出高温烧结后的MXene并没有明显转变为TiO2且仍为完整的二维片式结构，这也和我们的XRD结果非常吻合。图7(a)为标称孔径为100nm单通道Al2O3陶瓷膜管内膜的SEM，图7(b)为二维MXene均匀沉积在陶瓷膜管内膜上的SEM图，从图中可以看出MXene能够均匀地沉积在Al2O3陶瓷内膜上。图8为疏水改性后膜管表面的接触角图。图9是测试二维MXene修饰陶瓷膜分别在水中和油中的稳定情况图，图中可以看出，MXene修饰膜可以很好地稳定在水和油中，从而满足工业上膜乳化的长期运行。将改性好的陶瓷膜管作为乳化介质，采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.05MPa压力透过膜管，制备的柴油乳液含水量为10％，图10为含水量为10％(体积含量)的单分散乳液金相显微镜图。
对比例1
采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3陶瓷膜管，在不经过MXene修饰，将原管浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液中6h，取出用无水乙醇清洗烘干备用，控制其他步骤、参数均与实施例1相同。对比例1与实施例1的不同之处在于，对比例1中并没有用二维MXene修饰陶瓷膜管。图11为该对比例条件下制备的乳液，在含水量为20％的乳液金相显微镜图，尽管疏水性陶瓷膜更加适合制备W/O型乳液，但制备出的乳液仍为多分散的微乳液，其主要原因是传统的直通式膜乳化方式在制乳过程中容易造成乳液的聚并，形成多分散乳液。这也恰恰说明了我们工作的重要性。
实施例2
采用标称孔径为50nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，，配置500ml浓度为0.2×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.2MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温200℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.01mol/L的辛基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中24h，取出用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂1wt％(span 60：tween 20＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.05MPa压力透过膜管，控制1％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在300nm左右。
对比例2
采用标称孔径为50nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.2×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.2MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温200℃烧结。控制其他步骤、参数均与实施例2相同，对比例2与实施例2的不同之处在于，对比例2中并没有将二维MXene修饰膜进行疏水改性。所制备的乳液粒径呈现多分散。
实施例3
采用标称孔径为200nm的多通道SiC管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.5×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.3MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温400℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.2mol/L的聚二甲基硅氧烷疏水改性溶液中3h，取出用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂3wt％(span20：tween 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.05MPa压力透过膜管，控制30％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在600nm左右。
实施例4
采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为1.0×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.5MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.01mol/L的三甲基硅氯烷疏水改性溶液中24h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂5wt％(span 20：span 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.1m/s。控制分散相以0.1MPa压力透过膜管，控制20％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在800nm左右。
对比例4
采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.5m/s。控制其他步骤、参数均与实施例4相同，所制备的乳液粒径均一，平均粒径在400nm左右。
实施例5
采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.3×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.5MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中6h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂10wt％(span 20：span 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.4m/s。控制分散相以0.2MPa压力透过膜管，控制20％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在800nm左右。
实施例6
采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.3×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.5MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。将MXene修饰膜管浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中6h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂10wt％(span 20：span 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.5m/s。控制分散相以0.4MPa压力透过膜管，控制20％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在1.5μm左右。
实施例7
采用标称孔径为300nm的中空纤维Al2O3管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.5×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.1MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。，将MXene修饰陶瓷膜浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中6h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂0.5wt％(span 20：span 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.1MPa压力透过膜管，控制20％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在900nm左右。
实施例8
采用标称孔径为100nm的单通道Al2O3-SiO2-TiO2管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.5×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.1MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。将MXene修饰陶瓷膜浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中6h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂10wt％(span 20：span 80＝1：1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.05MPa压力透过膜管，控制40％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在500nm左右。
实施例9
采用标称孔径为200nm的单通道ZrO2管式陶瓷膜作为改性载体，配置500ml浓度为0.5×10-4mg/ml，利用氮气外压装置将溶液中的MXene沉积在陶瓷膜内膜上，压力控制0.1MPa，将沉积上MXene的陶瓷膜管高温300℃烧结。，将MXene修饰陶瓷膜浸入浓度为0.05mol/L的十六烷基三甲氧基硅烷疏水改性溶液中6h，取出后用无水乙醇清洗烘干备用。制备乳液的各原料组分有：0号柴油，去离子水，复配乳化剂2wt％(span 80：tween 80＝1:1)。采用高压恒流泵为分散相提供一定的过膜压差但不局限于此，采用蠕动泵提供膜面剪切力，控制膜面流速为0.35m/s。控制分散相以0.05MPa压力透过膜管，控制20％的含水量(体积含量)，制备的乳液粒径均一，平均粒径在600nm左右。

Claims (5)

1.一种单分散柴油乳液的制备方法，其特征在于将二维MXene修饰的疏水陶瓷膜管作为乳化介质，将水作为分散相，添加乳化剂的柴油作为连续相，分散相在一定的跨膜压差下通过陶瓷膜管，在连续相剪切力的作用下，分散相离开陶瓷膜管表面进入到连续相中，使水和柴油充分混溶形成单分散柴油乳液；
所述的乳化介质由以下方法制得：将MXene纳米片分散在水溶液中，利用氮气外压装置将MXene沉积在陶瓷膜管内膜上，控制压力，将成型的MXene修饰陶瓷膜管进行烧结，得到二维MXene修饰的陶瓷膜管；然后用疏水改性剂对二维MXene修饰的陶瓷膜管进行改性，得到二维MXene修饰的疏水陶瓷膜管；
所述的MXene纳米片大小在200~500 nm的尺寸；MXene纳米片分散在水溶液中控制MXene的浓度在0.2×10-4~1.0×10-4 mg/ml；控制压力在0.1~0.5 MPa；烧结温度为200~400℃；
所述的疏水改性剂为十六烷基三甲氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、聚二甲基硅氧烷或三甲基氯硅烷；改性剂浓度为0.01~0.2 mol/L；改性时间在3~24 h。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的陶瓷膜管为单通道陶瓷膜管、多通道陶瓷膜管或中空纤维陶瓷膜管；陶瓷膜管的孔径为50 ~300 nm；陶瓷膜管为无机陶瓷膜管，材料为ZrO2、Al2O3、SiC或Al2O3-SiO2-TiO2。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述的乳化剂为span 20、span 60、span 80、tween 20或tween 80的一种或多种复合；其中乳化剂在连续相中的质量分数为0.5～10 %；分散相为去离子水。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于控制分散相在0.05～0.4 MPa的跨膜压差下透过陶瓷膜管并控制0.1~0.5 m/s流速的连续相流过膜面。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于单分散柴油乳液中水的体积含量为1%～40%。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114471212A (zh) * 2022-01-27 2022-05-13 南京工业大学 一种膜乳化油品的方法
CN116510531B (zh) * 2023-05-18 2024-02-27 宁夏大学 一种用于染料分离的高渗透通量MXene/SiC陶瓷复合纳滤膜及其制备方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794119A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 北京化工大学 一种单分散乳液的制备方法
CN106635131A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 南京工业大学 一种乳化重油的制备方法
CN108097064A (zh) * 2017-11-20 2018-06-01 南京工业大学 一种基于新型二维材料制备介孔陶瓷膜的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006182890A (ja) * 2004-12-27 2006-07-13 Spg Techno Kk エマルション燃料の生成方法及びその装置または燃料改質装置。
CN103861469B (zh) * 2014-03-04 2016-02-10 南京工业大学 一种制备管式石黑烯材料复合膜的方法
SG11201609272TA (en) * 2014-05-08 2016-12-29 Lockheed Corp Stacked two-dimensional materials and methods for producing structures incorporating same
CN106178979B (zh) * 2016-08-31 2019-04-09 华南理工大学 高性能二维层状Ti3C2-MXene膜及其制备方法与在水处理中的应用
CN107029562B (zh) * 2017-05-12 2020-04-07 大连理工大学 一种基于MXene的复合纳滤膜及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102794119A (zh) * 2011-05-26 2012-11-28 北京化工大学 一种单分散乳液的制备方法
CN106635131A (zh) * 2016-12-16 2017-05-10 南京工业大学 一种乳化重油的制备方法
CN108097064A (zh) * 2017-11-20 2018-06-01 南京工业大学 一种基于新型二维材料制备介孔陶瓷膜的方法

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