超声乳化技术探头位置对乳液特性的影响
乳液应用广泛,超声乳化因其优势备受关注,其相关物理现象未得到充分解释。此前多聚焦于单气泡空化乳化,对体相超声乳化研究较少,且未充分考虑超声探头位置对乳化机制的影响,对超声乳化相对未完善的一个理解。
选用蒸馏水和特定矿物液压油,采用频率20kHz、最大功率750W的超声探头,实验在标准塑料比色皿中进行。
用两台高速摄像机从90°角同时观测乳化过程,一台用于特写,一台用于整体观察,通过LED面板背光照明,手动触发记录。
在实验室进行,用特定高速摄像机和X射线束,采用相衬成像技术,能揭示更多细节。
用光学显微镜结合激光共聚焦单元获取图像,对ImageJ和Python分析,进行计算乳液液滴相对尺寸分布和覆盖面积。


探头在界面上方不同距离时,乳化过程相似,但现象出现时间不同。如探头在2.0mm上方时,8ms后出现空化区域和乳液云,界面变形、乳化流形成等;1.0mm上方时,部分现象出现更早;位于界面正上方、内部和正下方时,乳化过程各有特点;在界面内部时,能形成稳定乳化流,且形成的乳液量在2s时较多;在界面下方时,乳化现象出现较晚,形成的乳液较粗糙。位于界面下方不同距离时,乳化过程有差异,距离越远,现象出现越晚,且形成的乳液较粗,含大油滴。
超声处理时间增加,乳液液滴尺寸增大;探头位置影响乳液粒径分布,位于界面内部时,粒径分布变化独特。同时,探头位于界面内部时,2s时形成的乳液量较多,但3 – 5s时情况相反;位于界面下方时,形成的乳液量相对较少。
乳液或乳化流的形成,需要水相和油相靠近超声探头尖端,探头初始位置在界面下方不利于制备细乳液,且探头位置不影响粒径分布变化趋势,只与探头和界面的距离有关。

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