一种膜乳化装置

1.本实用新型涉及一种膜乳化装置，属于膜乳化设备领域。


背景技术：

2.乳液是一种将分散相以细液滴的形式分散在连续相中而形成的分散体系。无论是油包水，还是水包油乳液，以及以乳液为分散相的复乳液，都广泛应用于工业领域。传统的乳液制备一般采用机械搅拌方法，如转子/定子系统、超声波和高速均质器。在高剪切应力作用下，液滴变形破碎，产生粒径尺寸分布较宽的乳液，同时乳液会在很短的时间内破乳而沉积。而且，整个过程还需要大量的能量投入，复杂的工艺和昂贵的设备，这些缺陷限制了乳液的应用。
3.膜乳化技术自20世纪末出现就受到了大量的关注，最常用的膜是spg膜 (key engineering materials 61-62(1992)513-516)，采用该种膜制备的均匀乳液在细胞培养载体、药物控释载体、高等化妆品和涂料染色等方面得到了广泛的应用。
4.无论使用亲水的spg膜制备水包油乳液，还是使用接触角只有120
°
左右的普通疏水膜制备油包水乳液，在乳化过程中都需要额外的能量输入例如搅拌等操作，能耗较高，不符合当前绿色可持续发展的理念。因此，进一步开发高效且节能的膜乳化装置，对膜乳化技术的工业化应用具有重要意义。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于针对现有技术的不足，提供一种结构简单紧凑、乳化效果好的膜乳化装置。
6.本实用新型采用的技术方案如下：
7.一种膜乳化装置，包括乳化槽和第一泵，所述乳化槽内设有膜组件，所述膜组件包括壳体，壳体具有内腔，所述壳体的底部设有与内腔连通的开口，开口处设有乳化膜；所述第一泵的进口与乳化槽连通，所述第一泵的出口连通有第一阀门，第一阀门的出口与内腔连通；所述内腔的顶部连通有第一储液罐，所述内腔和第一储液罐之间设有第二阀门。
8.如此，可将分散相液体储存于第一储液罐内；制备乳化液时，可先向乳化槽注入连续相液体，使得连续相液体的液面超过第一泵与乳化槽的连通位置，再开启第一泵、第一阀门，向内腔注入适量的连续相，使得乳化膜被连续相润湿；然后，将关闭第一泵和第一阀门，打开第二阀门，向内腔输入一定量的分散相液体后，关闭第二阀门；再开启第一泵和第一阀门，将分散相液体透过乳化膜，压入连续相液体中，通过控制第一泵的运行时间，可控制乳化程度，获得良好的乳化效果，进而获得均匀且稳定性优异的乳化液。显然，本实用新型的乳化装置无需额外设置搅拌机构，即可实现分散相液体的良好乳化，既可保证良好的乳化效果，又有助于精简乳化装置的结构。
9.进一步地，所述乳化膜由超疏水多孔材料或超亲水多孔材料制成。如此，当乳化膜由超疏水多孔材料制成时，可以水作为分散相液体，油性物质为连续相液体，制备油包水乳
液。当乳化膜由超亲水多孔材料制成时，可以油性物质作为分散相液体，水为连续相液体，制备水包油乳液。
10.可选地，所述油性物质可以为烷烃类或其衍生物，例如正己烷、正戊烷、二氯乙烷等；烃类混合物，例如柴油、煤油等；芳香族化合物，例如甲苯、二甲苯等。
11.可选地，所制得的乳液中，分散相的体积含量为1％～30％，乳化剂的体积含量为0.1％～5％。
12.一般地，超疏水多孔材料的接触角＞150
°
，超亲水多孔材料的接触角＜10
°
。
13.可选地，所述超疏水多孔材料可选为cn201811212438.0、cn201510043989.9、 cn201510392570.4、cn201110433299.6、pct/ep2015/065140、cn201680057527.5等现有技术中所述的超疏水多孔材料。
14.可选地，所述乳化膜为超疏水聚偏氟乙烯多孔膜、超疏水聚乙烯多孔膜、超疏水聚丙烯多孔膜、超疏水多孔玻璃膜、超疏水聚四氟乙烯多孔膜、超疏水多孔陶瓷膜和超疏水多孔金属膜中的一种。
15.可选地，所述超亲水多孔材料可选为cn202011152055.6、cn202111491869.7等现有技术中所述的超亲水多孔材料。
16.可选地，所述超亲水多孔材料可选为由上述超疏水多孔材料表面性质调控所得的超亲水多孔材料。
17.可选地，所述乳化膜为超亲水聚偏氟乙烯多孔膜、超亲水聚乙烯多孔膜、超亲水聚丙烯多孔膜、超亲水多孔玻璃膜、超亲水聚四氟乙烯多孔膜、超亲水多孔陶瓷膜和超亲水多孔金属膜中的一种。
18.进一步地，还包括第三阀门，所述第一阀门和第三阀门并连于第一泵的出口上；所述第三阀门的出口连通有第二储液罐。
19.进一步地，还包括乳化剂储存罐，所述乳化剂储存罐所在位置高度高于乳化槽所在位置高度，乳化剂储存罐通过第四阀门与乳化槽连通，以方便向乳化槽注入乳化液，进一步提升乳液稳定性。一般的，可在润湿乳化膜之前，根据需要向乳化槽内注入适量乳化剂。
20.可选地，所述乳化剂为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂、非离子型表面活性剂和两性离子表面活性剂中的一种或几种。
21.进一步地，所述第一储液罐和第二阀门之间设有第二泵，以方便向内腔输入分散相液体。
22.进一步地，所述第二阀门为单向阀，以更好地防止乳化过程中，液体流向第一储液罐。
23.进一步地，所述乳化槽的底侧设有排空管，排空管上设有第五阀门，方便清洗、排空作业。
24.进一步地，所述乳化膜的厚度为0.1mm-10cm，优选为1mm-1cm。
25.进一步地，所述乳化膜的孔径为0.1μm-1mm，优选在1-100μm。
26.可选地，乳化槽由不锈钢制成。
27.可选地，乳化槽外壁上设有螺旋型加热元件，以方便控制乳化温度。优选地，乳化温度为10～ 100℃。
28.进一步地，所述开口处设有多孔板，多孔板上开设有若干通孔，所述乳化膜设于多
孔板的顶部。
29.与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
30.(1)本实用新型的膜乳化装置无需额外设置搅拌机构，即可实现分散相液体的良好乳化，既可保证良好的乳化效果，又有助于精简膜乳化装置的结构。
31.(2)采用由超疏水多孔材料或超亲水多孔材料制成的乳化膜，能够使分散相液滴从材料表面快速脱离而形成更加均匀的乳化液，进一步降低对搅拌等操作的依赖度，进而获得质量更为优异的乳化液。
32.(3)通过第一泵、第一阀门和第三阀门的配合，既可完成乳化作业，又可完成乳化液的排出作业，有助于进一步简化膜乳化装置的结构，降低装置制造成本。
附图说明
33.图1是本实用新型的一种膜乳化装置的结构示意图。
34.图2是实施例1的不同连续相液体情况下制备的乳化液的乳液的平均粒径的分布情况图：(a) 正己烷，(b)石油醚，(c)甲苯，(d)正戊烷。
35.图3是实施例2制备的乳化液的乳液的平均粒径的分布情况图。
36.图4是本实用新型的另一种膜乳化装置的结构示意图。
具体实施方式
37.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
38.实施例1
39.参见图1，一种膜乳化装置，包括乳化槽1和第一泵2，所述乳化槽1内设有膜组件3，所述膜组件3包括壳体301，壳体301具有内腔，所述壳体的底部设有与内腔连通的开口304，开口处设有乳化膜302；所述第一泵2的进口与乳化槽1连通，所述第一泵2的进口连通于乳化槽1的底侧，所述第一泵2的出口连通有第一阀门4，第一阀门4的出口与内腔连通；所述内腔的顶部连通有第一储液罐5，所述内腔和第一储液罐5之间设有第二阀门6。所述乳化槽1内设有支架15，所述膜组件3通过支架15悬置于乳化槽1内。
40.所述乳化膜302由平均孔径为3μm、厚度为4mm的超疏水多孔玻璃制成，乳化膜表面水接触角为166
°
。
41.还包括第三阀门8，所述第一阀门4和第三阀门8并连于第一泵2的出口上；所述第三阀门8的出口连通有第二储液罐9，第二储液罐9的底侧连通有第六阀门10，以方便乳化液的排出。
42.还包括乳化剂储存罐11，所述乳化剂储存罐11所在位置高度高于乳化槽1所在位置高度，乳化剂储存罐11通过第四阀门12与乳化槽1连通。
43.所述第一储液罐5和第二阀门6之间设有第二泵7。
44.所述第二阀门6为单向阀。
45.所述乳化槽1的底侧设有排空管，排空管上设有第五阀门13。
46.所述内腔的侧部连通有第七阀门14，以便乳化完成后排出内腔内的剩余液。
47.以去离子水为分散相液体，正己烷、石油醚、甲苯、正戊烷之一为连续相液体，span80为乳化剂，控制连续相液体、分散相液体、乳化剂的体积比为95:5:0.5，通过加热元件控制乳化温度为 25℃，采用上述膜乳化装置以10ml/min的速度循环乳化30分钟，获得的乳化液的乳液的平均粒径情况如图2所示，由图可知，乳液的粒径分布非常集中，说明本实用新型的膜乳化装置的乳化效果优异。
48.实施例2
49.重复实施例1，区别仅在于：所述乳化膜302由实施例1的超疏水多孔玻璃表面性质调控所得的超亲水多孔玻璃制成，乳化膜表面水接触角为0
°
。
50.以二氯乙烷为分散相液体，去离子水为连续相液体，吐温80为乳化剂，控制连续相液体、分散相液体、乳化剂的体积比为95:5:0.5，通过加热元件控制乳化温度为25℃，采用上述膜乳化装置以 10ml/min的速度循环乳化30分钟，获得的乳化液的乳液的平均粒径情况如图3所示，由图可知，乳液的粒径分布非常集中，说明本实用新型的膜乳化装置的乳化效果优异。
51.实施例3
52.重复实施例1，区别仅在于：所述开口处固定有多孔板，多孔板上开设有多个通孔303，所述乳化膜302设于多孔板的顶面上，参见图4。
53.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落入本技术所附权利要求所限定的范围。

技术特征：
1.一种膜乳化装置，包括乳化槽(1)和第一泵(2)，所述乳化槽(1)内设有膜组件(3)，其特征在于，所述膜组件(3)包括壳体(301)，壳体(301)具有内腔，所述壳体(301)的底部设有与内腔连通的开口(304)，开口处设有乳化膜(302)；所述第一泵(2)的进口与乳化槽(1)连通，所述第一泵(2)的出口连通有第一阀门(4)，第一阀门(4)的出口与内腔连通；所述内腔的顶部连通有第一储液罐(5)，所述内腔和第一储液罐(5)之间设有第二阀门(6)。2.根据权利要求1所述的膜乳化装置，其特征在于，所述乳化膜(302)由超疏水多孔材料或超亲水多孔材料制成。3.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，还包括第三阀门(8)，所述第一阀门(4)和第三阀门(8)并连于第一泵(2)的出口上；所述第三阀门(8)的出口连通有第二储液罐(9)。4.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，还包括乳化剂储存罐(11)，所述乳化剂储存罐(11)所在位置高度高于乳化槽(1)所在位置高度，乳化剂储存罐(11)通过第四阀门(12)与乳化槽(1)连通。5.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，所述第一储液罐(5)和第二阀门(6)之间设有第二泵(7)。6.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，所述第二阀门(6)为单向阀。7.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，所述乳化槽(1)的底侧设有排空管，排空管上设有第五阀门(13)。8.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，所述乳化膜(302)的厚度为0.1mm-10cm。9.根据权利要求1或2所述的膜乳化装置，其特征在于，所述开口处设有多孔板，多孔板上开设有若干通孔(303)，所述乳化膜(302)设于多孔板的顶部。

技术总结
本实用新型涉及一种膜乳化装置，包括乳化槽和第一泵，所述乳化槽内设有膜组件，所述膜组件包括壳体，壳体具有内腔，所述壳体的底部设有与内腔连通的开口，开口处设有乳化膜；所述第一泵的进口与乳化槽连通，所述第一泵的出口连通有第一阀门，第一阀门的出口与内腔连通；所述内腔的顶部连通有第一储液罐，所述内腔和第一储液罐之间设有第二阀门。本实用新型的膜乳化装置无需额外设置搅拌机构，即可实现分散相液体的良好乳化，既可保证良好的乳化效果，又有助于精简乳化装置的结构。又有助于精简乳化装置的结构。又有助于精简乳化装置的结构。


技术研发人员：楚宗霖 周世辉
受保护的技术使用者：湖南大学
技术研发日：2022.09.28
技术公布日：2023/1/6