Что влияет на стойкость эмульсии
Факторы, влияющие на устойчивость эмульсий
Температура. При повышении температуры вязкость системы снижается: Т®n¯ и, согласно формуле (1.12), КУ¯ и D¯. Объяснить это можно тем, что при повышении температуры в менее вязкой среде возрастает подвижность частиц дисперсной фазы (броуновское движение), это приводит к увеличению частоты столкновений. Одновременно при повышении температуры уменьшается механическая прочность адсорбционных (защитных, бронирующих) оболочек.
Поэтому увеличение частоты столкновений, при возрастающей их эффективности, приводит к ускорению коалесценции капель и снижению агрегативной устойчивости.
Минерализация и рН эмульгированной воды. Влияние минерализации и солевого состава водной фазы имеет две особенности:
1. Это влияние косвенное, через образование химических соединений с полярными компонентами нефти. Например, нафтеновые кислоты нефтей, обладающие высокими поверхностноактивными свойствами, могут взаимодействовать с ионами 
, 
, 
, 
3+ и 
, находящимися в пластовых водах. При этом нафтенаты К и Na способствуют образованию эмульсий типа Н/В, так как хорошо растворимы в воде, и снижают устойчивость эмульсий типа В/Н, стабилизированной САВ. Mg-, Fe- и Al – соли нафтеновых кислот, в отличие от Na и К солей, обладают большей растворимостью в нефтяной фазе и сами по себе способны стабилизировать эмульсию обратного типа В/Н. Но в сочетании со смолисто-асфальтеновым природным эмульгатором ослабляют его действие, вероятно, за счет снижения сил межмолекулярного взаимодействия молекул смолисто-асфальтеновых веществ между собой.
2. Характер влияния зависит от углеводородного состава нефтей и состояния асфальтенов в объеме нефти.
Для многих нефтей повышение минерализации воды ведет к увеличению устойчивости эмульсии.
рН воды. Обобщение данных показывает, что при кислой и нейтральной реакциях воды (рН£7) адсорбционные слои на глобулах воды жесткие, твердообразные и, соответственно, формируются устойчивые эмульсии типа В/Н, в щелочной среде (рН>7) формируются жидкообразные пленки, т.е. устойчивость эмульсии снижается.
При дальнейшем увеличении рН (до сильнощелочной среды) наблюдается резкое снижение межфазного натяжения s и образование эмульсии прямого типа (Н/В).
При изменении рН водной фазы возможно выпадение солей, в частности 
и 
, которые сами могут являться стабилизаторами (эмульгаторами) эмульсий прямого или обратного типа.
Таким образом, рН эмульгированной воды влияет на реологические свойства бронирующих оболочек: чем выше рН, тем ниже прочность.
Другие факторы.Наиболее стойкие эмульсии образуют высоковязкие нефти: повышенная вязкость дисперсионной среды препятствует столкновению глобул воды и их укрупнению.
Обводненность. Нефть с относительно небольшим содержанием воды образует более стойкие эмульсии. С увеличением содержания воды стойкость эмульсий снижается.
Газовая фаза: с ростом объемной доли газовой фазы эмульгирование увеличивается лишь до определенных ее значений (газ способствует дроблению капель воды, перемешиванию). Дальнейшее возрастание доли газа в потоке уменьшает эмульгирование. Вероятно, существует связь со структурным режимом потока.
Маловязкие, малосмолистые, низкокислотные, легкие нефти при движении с нейтральными пластовыми водами образуют нестойкую эмульсию, время существования которой равно времени движения эмульсии в трубопроводе.
Старение эмульсий
Адсорбция эмульгаторов на поверхности раздела фаз, формирование защитного слоя, всегда требует определенного времени. Поэтому эмульсия В/Н со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее «старение» (заканчивается примерно за сутки). Из-за этого свежие эмульсии разрушаются легче и быстрее. Важный практический вывод: чем раньше начать разрушать эмульсию, тем будет легче ее разрушить.
Что влияет на стойкость эмульсии
УСТОЙЧИВОСТЬ НЕФТЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ
Самым важным показателем для нефтяных эмульсий является их устойчивость (стабильность), т.е. способность в течение определенного времени не разрушаться и не разделяться на нефть и воду.
Мерой общей устойчивости эмульсии может служить изменение ее плотности за определенный промежуток времени в определенном слое или количество выделившейся воды при отстое.
На устойчивость нефтяных эмульсий большое влияние оказывают:
1) дисперсность системы; 2) физико-химические свойства эмульгаторов, образующих на поверхности раздела фаз адсорбционные защитные оболочки; 3) наличие на глобулах дисперсной фазы двойного элёктрического заряда; 4) температура смешивающихся жидкостей; 5) величина рН эмульгированной пластовой воды.
Кратко остановимся на этих факторах:
Чем выше дисперсность эмульсии, тем она устойчивее при всех прочих равных условиях. Однако вследствие огромного увеличения поверхности раздела между двумя жидкостями система, полученная диспергированием, приобретает большой запас свободной поверхностной энергии А и становится термодинамически неустойчивой: А=σ · S
где А— свободная энергия единицы поверхности; S — суммарная площадь поверхности раздела.
Такая система будет стремиться самопроизвольно перейти в устойчивое состояние, уменьшая запас свободной поверхностной энергии А, что, в свою очередь, может осуществляться двояко: за счет уменьшения или площади S или поверхностного натяжения σ в результате введения в эмульсию ПАВ.
2) Ha устойчивость эмульсий большое влияние оказывают стабилизирующие вещества, называемые эмульгаторами образующие на поверхности капель адсорбционные защитные оболочки (»брони»), которые препятствуют слиянию этих капель.
3) Устойчивость нефтяных эмульсий в большой степени зависит также от электрического заряда на поверхности частиц (глобул). Образующийся двойной электрический слой защищает частицы эмульсии от слипания подобно адсорбционным оболочкам. Происхождение двойного электрического заряда на границе раздела фаз можно объяснить следующим образом. В гомогенной (однородной) фазе при равновесных условиях электрический потенциал любого компонента имеет постоянную величину во всем объеме.
На границе раздела фаз (нефти и воды) ионы эти адсорбируются. На адсорбции ионов существенным образом сказывается природа адсорбента, т.е. веществ, растворенных в воде и нефти, которые называются естественными ПАВ. Ионы, способные поляризоваться, адсорбируются только на поверхностях, состоящих из полярных молекул. Микроучастки поверхности капельки полярной воды, несущие определенный заряд, адсорбируют (сгущают) противоположно заряженные ионы. При этом ионы электролита, имеющие противоположный знак, не адсорбируются, но под действием сил электростатического притяжения остаются вблизи адсорбционных ионов, образуя с ними на поверхности адсорбента двойной электрический слой. Частицы, имеющие на своей поверхности одинаковые заряды, взаимно отталкиваются.
4) Устойчивость нефтяных эмульсий зависит от температуры:
при повышении температуры устойчивость эмульсии понижается, так как механическая прочность адсорбционных оболочек, особенно содержащих парафин и церезин, снижается до нуля, в результате капли сливаются, и эмульсия разрушается; при понижении же температуры таких эмульсий механическая прочность адсорбционных оболочек повышается, что влечет за собой и соответствующее повышение стойкости эмульсий.
5) Величина рН пластовой воды также оказывает существенное влияние на стойкость нефтяных эмульсий, так как сказывается на упругих свойствах поверхностных слоев, причем степень воздействия его на различные нефти неодинакова. С увеличением величины рН снижаются реологические свойства поверхностных слоев на границе нефть-вода, что влечет расслоение эмульсии. Увеличение рН обычно достигается введением в эмульсию щелочи, способствующей снижению механической прочности бронированных оболочек и, как следствие, разложению эмульсии на нефть и воду.
Адсорбция диспергированных особенно твердых эмульгаторов на водонефтяной поверхности и утолщение межфазного бронированного слоя на этой поверхности всегда протекает во времени, поэтому эмульсия В/М со временем становится более устойчивой, т.е. происходит ее старение. В начальный период старение происходит весьма интенсивно, затем постепенно замедляется и часто уже через сутки прекращается. Следует отметить, что свежие эмульсии разрушаются значительно легче и быстрее.
Стабильность (устойчивость) эмульсий
Определение эмульсий и их характеристика
Эмульсии
Эмульсии — это официнальная лекарственная форма. По определению ГФ XI, эмульсии представляют собой однородную по внешнему виду лекарственную форму, состоящую из взаимно нерастворимых тонко диспергированных жидкостей, предназначенную для внутреннего, наружного и парентерального применения.
Эмульсии — это гетерогенные дисперсные системы, состоящие из мелких капель одной жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде). Как правило, одна из фаз эмульсии — вода, а другая — водонерастворимая жидкость, называемая в общем случае маслом. В соответствии с этим существует 2 основных типа эмульсий — дисперсии воды в масле (в/м) и масла в воде (м/в). Кроме того, есть «множественные» эмульсии, в которых в каплях дисперсной фазы диспергирована жидкость, являющаяся дисперсионной средой.
Основные достоинства эмульсий как лекарственной формы следующие:
• ускорение действия лекарственных веществ, диспергированных в неполярной жидкой фазе — маслах;
• ускорение процесса гидролиза жиров, что также влияет на быстрый терапевтический эффект;
• маскировка неприятного вкуса жирных масел (это особенно ценно в детской практике);
• возможность совмещения в одной лекарственной форме двух несмешивающихся жидкостей.
Различают три вида устойчивости эмульсий: физическую, химическую и микробиологическую.
Физическая стабильность. Проблема физической стабилизации — центральная в технологии эмульсий. Неустойчивость их может быть трех видов:
3) обращение (инверсия) фаз
Эмульсиям, как дисперсным системам с развитой поверхностью раздела фаз, обладающей избытком свободной поверхностной энергии, свойственна термодинамическая неустойчивость. Она проявляется в виде коалееценцни, в которой можно выделить две стадии. В первой, называемой флокуляцией, капли дисперсной фазы образуют агрегаты, во второй, собственно коалесценции, агрегировавшие капли соединяются в одну сплошную фазу. Второй вид неустойчивости — кинетическая, которая проявляется вследствие осаждения (седиментация) частиц дисперсной фазы под влиянием силы тяжести или всплы-вания (кремаж, сливки). Третий вид нестабильности — обращение (инверсия) фаз. Это нестабильное состояние эмульсии, когда происходит изменение ее типа от в/м к м/в, и наоборот. На инверсию фаз влияют их объемное соотношение, природа, концентрация и гидрофильно-липофильный баланс эмульгаторов, способ приготовления эмульсий.
Химическая стабильность. Под данным видом устойчивости надо понимать как стабильность лекарственных веществ, так и отсутствие химических реакций между ингредиентами эмульсий. Химическая неустойчивость может отражаться на физической стабильности эмульсий, которые могут разрушаться вследствие омыления, окисления, гидролиза составных компонентов, их взаимодействия между собой и с материалом упаковки.
Микробиологическая стабильность. Важным требованием, определяющим качество фармацевтических эмульсий, является их микробная чистота. Как и для других лекарственных веществ, для эмульсий она зависит от микробной контаминации вспомогательных веществ и упаковки, от условий изготовления, от гигиены обслуживающего персонала. Следует предъявлять повышенные требования к микробной чистоте таких эмульгаторов, как бентониты, альгинаты, желатин и желатоза, которые могут служить носителями различных микроорганизмов. В настоящее время существуют определенные рекомендации в отношении требований, предъявляемых к микробиологической чистоте нестерильных эмульсий (для внутреннего и наружного применения): не более 100—1000 аэробных непатогенных бактерий на 1 мл, не более 100 дрожжей и плесневых грибов и полное отсутствие патогенных микробов. Общее количество их не должно превышать 1000. Эмульсии содержат воду, являющуюся благоприятной средой для развития микробов. Поэтому в эмульсионные лекарственные формы вводят консерванты и антисептики: это эфиры пара — оксибензойной кислоты (пара-:ны), кислоты, фенолы и др.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Лекция №14.
План лекции:
ЭМУЛЬСИИ
Свойства эмульсий
В зависимости от состава дисперсной фазы и дисперсионной среды могут быть прямые и обратные эмульсии.
В разбавленных эмульсиях концентрация дисперсной фазы невелика, поэтому их свойства не отличаются от свойств дисперсионной среды.
Стремление поверхностной энергии к минимуму, вследствие подвижности жидкой границы раздела, приводит к самопроизвольному снижению поверхности раздела фаз. По этой причине капли разбавленных и концентрированных эмульсий приобретают шарообразную форму.
Устойчивость эмульсий
Устойчивость эмульсий зависит от ряда причин : поверхностного натяжения, свойств и структуры граничных слоев.
Повышения устойчивости лиофобных эмульсий достигают введением веществ эмульгаторов, способных стабилизировать эмульсии.
Эмульгаторы могут быть гидрофобные и гидрофильные.
SHAPE \* MERGEFORMAT
— плотность воды и нефти, кг/м 3
Для того чтобы снизить устойчивость эмульсии и облегчить отделение от нее воды, необходимо, как следует из формулы (1), укрупнить капли воды.
М-мол-ла относ-но легкого прод-та разлож-я (в газ.фазу)
и
поликонденсация