Density and stability of oil-in-water emulsions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

   The stability of oil-in-water emulsions is determined by the physicochemical properties of oil, as well as the composition of emulsified water.   The present work aims to study the effect of concentration and temperature on the density and stability of oil-in-water emulsions. Classical oil emulsions of the first type were prepared with aqueous CaCl2 solution and oil from the Yarakta field.   The ratios of the hydrocarbon component to the aqueous phase were as follows, vol %: 5:92, 10:87, 15:82, 20:77, 25:72, 30:67, and 35:62 with the addition of emulsifier. The density of emulsions was studied using the pycnometer method, with a measurement error of up to ±0.01 kg/m3. The method consists in accurately determining the mass of the test solution and distilled water, which occupy a known volume (50 cm3) in the pycnometer, and using a high-precision analytical scale. The obtained regression equations provide a means to calculate the densities of oil-in-water emulsions within the studied temperature (20–60 °С) and oil concentration (5–35 vol %) ranges. The derived empirical equations can be used in practice. It is shown that with increasing oil concentration and temperature, the density of emulsions decreases. The stabilizing ability of oil-in-water emulsions was evaluated in terms of luminous transmittance: the luminous transmittance value served as a stability criterion of emulsions in water. It was experimentally confirmed that the stabilizing ability of emulsions decreases with increasing temperature. The obtained results can be used in the study of regularities defining the direction and extent of chemical transformations and stabilization of oil-in-water emulsions, as well as in the solution of practical issues related to their destruction.

About the authors

O. I. Matienko

Irkutsk National Research Technical University

Email: olga_pomazkina@mail.ru

E. G. Filatova

Irkutsk National Research Technical University

Email: efila@list.ru

V. A. Chebunin

Irkutsk National Research Technical University

Email: wadim.tschebunin@yandex.ru

References

  1. Zhang C., Wang Y., Yu Z., Xu Y., Guo Y., Liu R., et al. Enhancing the oxidation stability and bioaccessibility of algal oil emulsion by using tocopherol and chlorogenic acid // Food Bioscience. 2024. Vol. 61. P. 104495. doi: 10.1016/j.fbio.2024.104495.
  2. Jiang H., Liu X., Xu Y., Jia Y. Study on the effect and mechanism of temperature and shear on the stability of water-in-oil emulsion stabilized by asphaltenes // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2024. Vol. 697. P. 134470. doi: 10.1016/j.colsurfa.2024.134470.
  3. Tao Y., Cai J., Wang P., Chen J., Zhou L., Zhang W., et al. Application of rheology and interfacial rheology to investigate the emulsion stability of ultrasound-assisted cross-linked myofibrillar protein: effects of oil phase types // Food Hydrocolloids. 2024. Vol. 154. P. 110086. doi: 10.1016/j.foodhyd.2024.110086.
  4. Ибрагимов Н.Г., Хафизов А.Р., Шайдаков В.В., Хайдаров Ф.Р., Емельянов А.В., Голубев М.В.. Осложнения в нефтедобыче : монография. Уфа: Издательство научно-технической литературы «Монография», 2003. 302 с. EDN: TRKOEZ.
  5. Нурабаев Б.К. Физико-химические исследования реологических свойств эмульсий и дисперсионных сред в нефтях // Бурение и нефть. 2010. N 9. С. 20–22. EDN: MUXSTH.
  6. Бешагина Е.В., Юдина Н.В., Прозорова И.В., Савиных Ю.В. Состав и свойства нефтяных осадков // Химия в интересах устойчивого развития. 2007. Т. 15. N 6. С. 653–658. EDN: JTLROP.
  7. Задымова Н.М., Скворцова З.Н., Траскин В.Ю., Ямпольская Г.П., Миронова М.В., Френкин Э.И.. Тяжелая нефть как эмульсия: состав, структура и реологические свойства // Коллоидный журнал. 2016. Т. 78. N 6. С. 675–687. doi: 10.7868/S0023291216060227. EDN: WWCDSR.
  8. Покидько Б.В., Ботин Д.А., Плетнев М.Ю. Эмульсии Пикеринга и их применение при получении полимерных наноструктурированных материалов // Вестник МИТХТ. 2013. Т. 8. N 1. C. 3–14. EDN: PVSJVP.
  9. Нуштаева А.В., Мельникова К.С., Просвирнина К.М. Применение золь-гель перехода в эмульсиях, стабилизированных твердыми частицами // Фундаментальные исследования. 2014. N 8. С. 55–58. EDN: SHRFQL.
  10. Королева М.Ю., Юртов Е.В. Наноэмульсии: свойства, методы получения и перспективные области применения // Успехи химии. 2012. Т. 81. N 1. С. 21–43. EDN: OOGGDB.
  11. Доброскок И.В., Лапига Е.Я., Черек А.М. Анализ природных стабилизаторов неразрушенной части эмульсии // Нефтепромысловое дело. 1994. N 7. С. 17–18.
  12. Kilpatrick P.K. Water-in-crude oil emulsion stabilization : review and unanswered questions // Energy Fuels. 2012. Vol. 26, no. 7. P. 4017–4026. doi: 10.1021/ef3003262.
  13. Космачева Т.Ф., Губайдулин Ф.Р. Особенности механизма действия деэмульгаторов при разрушении эмульсий // Нефтяное хозяйство. 2005. N 12. С. 114–118. EDN: JXJVZR.
  14. Da Silva M., Sad C.M.S., Corona R.R.B., Pereira L.B., Medeiros E.F., Filgueiras P.R., et al. Analysis of the influence of carbon dioxide and nitrogen gases on the stability of heavy oil-water emulsions // Fuel. 2024. Vol. 369. P. 131696. doi: 10.1016/j.fuel.2024.131696.
  15. Небогина Н.А., Прозорова И.В., Юдина Н.В. Влияние степени обводненности нефти и минерализации водной фазы водонефтяных эмульсий на структуру природных нефтяных эмульгаторов // Нефтепереработка и нефтехимия. Научно-технические достижения и передовой опыт. 2016. N 12. С. 10–15. EDN: XDZTBN.
  16. Герцен М.М., Дмитриева Е.Д. Способность гуминовых кислот торфов стабилизировать эмульсии нефти и нефтепродуктов // Вестник Тверского государственного университета. Серия: Химия. 2020. N 3. С. 103–111. doi: 10.26456/vtchem2020.3.11. EDN: RKTNWU.
  17. Grechishcheva N.Yu., Korolev A.M., Zavorotny V.L., Starodubtseva K.A., Ali M.S. Stabilization of oil-in-water emulsions with highly dispersed mineral particles: biodegradation and toxic effect on aquatic organisms // Chem-ChemTech. 2023. Vol. 66, no. 2. P. 23–35. doi: 10.6060/ivkkt.20236602.6729. EDN: DFLBJA.
  18. Зейгман Ю.В., Беленкова Н.Г., Сергеев В.В. Экспериментальное исследование стабильности эмульсионных систем с содержанием наночастиц SiO2 // Нанотехнологии в строительстве : научный интернет-журнал. 2017. Т. 9. N 5. С. 36–52. doi: 10.15828/2075-8545-2017-9-5-36-52. EDN: ZMQNET.
  19. Дмитриева А.Ю., Мусабиров М.Х., Батурин Н.И. Разработка и исследование физико-химических свойств кислотно-углеводородных эмульсионных систем для комплексных ОПЗ карбонатных коллекторов // Экспозиция Нефть Газ. 2020. N 1. С. 50–55. doi: 10.24411/2076-6785-2019-10067. EDN: KWXQFJ
  20. Небогина Н.А., Литвинец И.В., Прозорова И.В. Влияние температуры формирования водонефтяных эмульсий на их структурно-реологические свойства // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Химическая технология и биотехнология. 2018. N 3. С. 67–78. doi: 10.15593/2224-9400/2018.3.06. EDN: YARSYP.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).