背景及概述[1]

乳化剂是能促使两种互不相溶的液体形成稳定乳浊液的表面活性剂。乳化剂能降低分散相的表面张力，在微滴表面形成薄膜或双电层，不使微滴相互凝聚，而充分分散于介质中形成乳浊液。乳化剂的性能通常用亲水性和亲油性的平衡(HLB)值表示。乳化剂分为亲油型(即油包水型W/O)和亲水型(即水包油型O/W)两大类，前者(如单硬脂酸甘油脂等)可使水分散到油中，后者(如大豆磷脂、蔗糖酯等)可使油分散到水中。用于选矿和冶金方面的乳化剂有高级脂肪酸皂、多元醇硫酸酯、石油磺酸及磺酸盐、多元醇磷酸酯、季铵盐等。在浮选工艺中，对于难溶于水的药剂，或者为了减少用药量，通常先添加乳化剂将药剂(如捕收剂)充分乳化，使其分散于水，形成微粒油珠状的乳浊液，增大药剂的表面积，使药剂与矿物颗粒的接触机会增加，从而大大降低浮选药剂的用量，缩短浮选时间，提高浮选效率。一般情况下，用脂肪酸类和脂肪胺类捕收剂时，添加乳化剂可提高它们的捕收性能和选择性能。例如可降低矿浆中的粘土或矿泥对脂肪酸皂类及胺盐等捕收剂的吸附作用，提高药剂对有用矿物的捕收能力及选择性。在稀有矿物的浮选工艺中，用油酸乳浊液作捕收剂，浮选重晶石和萤石时，用脂肪酸乳浊液作捕收剂，都可以降低捕收剂的用量。乳化剂种类繁多，除用于浮选和一些药剂本身的制造外，也广泛用于医药、合成橡胶、合成树脂、制革、化妆品、农药、食品等行业。

乳化机理及其示意图[2]

食品乳化剂的乳化机理：乳化剂的内部结构如图由两部分所示以GMS和SSL为例：

互不相溶的油水体系中，加入乳化剂，经过搅拌，可以形成稳定的分散体系的乳浊液如图3：

表面作用及其稳定性[2]

在自然界中，存在着多种多样的力，从而维持我们生活的生态系统的稳定和平衡。对于大自然来说一切都是物质的，运动都是自发的，无论人，动物，还是石头。这种物质运动的自发性是靠各种作用力或者能量转化来体现的。大自然是不断运动且平衡稳定的，大自然的运动总是向着熵值增大或者降低能量的方向运动，除非是有外力参与。在大自然中，“表面是个好东西”，两相的存在就不可避免的需要界面；界面的形成以及稳定性的机理：1）在界面上乳化剂的密度最大，乳化剂分子在小液滴的外面形成保护膜，从几何空间结构观点来看这是合理的，从能量角度来说是符合能量最低原则的，因而形成的乳状液相对稳定；2）因为乳状液的形成使体系界面面积大大增加，也就是对体系要做功，从而增加了体系的界面能，就导致了体系不稳定。因此，减少其界面张力，使总的界面能下降，可以增加体系的稳定性；表面活性剂作为良好的乳化剂就是能够降低界面张力。根据的“相似相容原理”可知，乳化剂中的亲油基、亲水基会插入同性质的一侧，使其自身处于水－油界面处。此时乳化剂的吸附量与界面处的表面张力可通过吉布斯吸附公式（1）表示：

式中，Γ是乳化剂在界面上的吸附量或表面浓度，γ是界面张力；α是乳化剂的活度，由吉布斯吸附公式可以看出，在乳化的过程中，乳化剂的量与乳化温度成反比。提高乳化温度时液体分子之间的距离增加，表面层分子所受液体内部的吸引力减少，因而表面张力降低；3）在体系中加入乳化剂后，在降低界面张力的同时，形成....