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稠油乳状液稳定性研究

稠油乳状液稳定性研究

稠油乳化降粘开采、输送都要求稠油乳状液具有适当的稳定性，即稠油乳状液在管输过程中保持稳定不发生分相和转型，最后到集油站或炼厂又容易破乳实现油水分离。

而用作乳化燃料油的稠油乳状液又需要具有长时间的储存稳定性，由此可以看出稠油乳状液的稳定性直接影响稠油的开发和加工利用，因而乳状液稳定性的研究具有重要的理论和现实意义。

稠油乳状液可分为水包油型（O/W）和油包水型（W/O）两种，针对这两种稠油乳状液体系，前人关注较多的是油包水型稠油乳状液，在研究油包水型原油乳状液稳定因素时从极性组分角度对原油进行了组分分离，对沥青质、胶质等组分进行了界面性质研究，得出了许多有意义的结果，在这些研究的基础上，前人研究了稠油组分对水包稠油乳状液稳定性的影响，并初步探索了稠油组分结构对其乳化过程的影响，这些工作都极大地丰富了水包稠油乳状液稳定性理论。

但仅这些还不能完全解决在稠油开采、输送和加工利用过程中遇到的有关水包稠油乳状液的技术问题。

稠油乳化剂对各种稠油的适应性差就是其中急需解决的问题之一。

稠油乳化降粘的表面活性剂配方很多，但各自适用范围较窄，通常某一种特定的乳化降粘剂只适合于某一种稠油。

这表明:

稠油与表面活性剂的相互作用取决于稠油的组成，稠油的组成差异是造成乳化剂适应性差的主要原因。

但是稠油组成是如何影响乳化降粘剂的效果，乳状液中稠油组分与乳化剂作用关系如何，目前均未见研究报道。

此外在水相组成一定的条件下，水包稠油乳状液稳定性是稠油各组分与乳化剂综合作用的结果，研究稠油组分与乳化剂作用关系可以进一步完善水包稠油乳状液稳定性理论，因此关于水包稠油乳状液中稠油组分与乳化剂的相关性研究具有重要的理论和现实意义。

1油包水型原油乳状液稳定性研究

关于乳状液的形成和稳定性，直到目前为止还没有一个比较完整的理论，这是由于在这方面工作的人绝大多数局限于特殊的物系，在某种情况下研究某些物系得到的正确结果，而对于其他物系就未必适用，因此在某种程度上乳状液的理论还停留在解释乳状液性质的阶段。

根据乳化剂的作用，乳状液的形成和稳定原因可归纳为以下几个方面:

（1）降低界面张力;

（2）形成定向楔的界面薄膜;（3）形成分散双电层;（4）润湿吸附作用;（5）增加乳状液的粘度。

原油乳状液的形成需要有三个条件:

（1）不相混溶的油水两相的存在;

（2）乳化剂的存在;（3）合适的搅拌。

在原油的生产过程中，以上条件很容易得到满足，因此从根本上防止原油乳状液的形成是不可能实现的。

原油中的天然乳化剂大多具有亲油憎水性质，因而一般形成稳定的W/O型乳状液。

原油乳状液是十分复杂的分散体系，原油产地、开采方式等因素使原油乳状液性质千变万化。

有许多因素影响原油乳状液的稳定性，如原油密度、粘度、水含量、水滴直径、水滴带电性、水相性质、原油中固体颗粒、界面膜强度和粘性及乳状液的老化等等。

这些因素之间的相互影响增加了原油乳状液稳定性研究的复杂性。

影响乳状液稳定性的因素是复杂的，很多作用过程的机理还不清楚，对于具体问题要作具体分析，并不是所有这些因素在同一体系中都存在，更不能说各种因素同等重要。

根据大量实验结果分析，上述各种因素中，界面膜的形成和膜的强度是乳状液稳定性的主要影响因素。

原油和水之所以能形成稳定的乳状液，主要是由于原油中含有天然乳化剂。

原油中的天然乳化剂（成膜活性物质）主要分为三类:

（1）有机小分子物质，包括脂肪酸、环烷酸和低级胶质，有强烈的表面活性，表现出分子吸附性质。

（2）有机高分子物质，包括沥青质、沥青质酸以及碳基化合物，具有稳定油/水界面膜的作用。

（3）固体高分散物质，如高熔点石蜡和粘土颗粒等，具有可润湿性，增加了界面膜的强度。

原油中天然乳化剂吸附在油水界面上，形成了具有一定强度的粘弹性膜，给原油乳状液（W/O）中水滴聚结造成了动力学障碍，使乳状液具有了稳定性。

原油乳状液的稳定性在很大程度上取决于由天然乳化剂形成的界面膜，因此目前对于原油乳状液稳定与破坏的研究，主要集中在天然乳化剂和破乳剂对界面膜性质的影响上。

1.1表征原油乳状液稳定的物理参数

界面膜稳定是原油乳状液稳定的一个重要机理。

原油中含有的沥青质、胶质等极性化合物在油水界面构成的界面膜具有一定强度，可以阻止水滴的聚并，增加乳状液的稳定性。

前人在研究乳状液稳定性时发现分散相液滴聚并速率是决定乳状液稳定性的一个重要参数，而液滴聚并速率的快慢关键取决于液滴间界面膜强度的大小，如何定量评价、判定界面膜的强度与乳状液的稳定性的关系，一直是人们所努力探索的一个课题。

Jones等发现，水滴聚并的速率与界面膜的可压缩性有关，具有高稳定性的乳状液与不可压缩性界面膜的存在密切相关。

Sjobblom的研究表明，由北海原油中的界面活性组分乳化形成的乳状液的稳定性与界面压的大小有关，界面压越大，乳状液越稳定。

Wasan用乳状液稳定性实验考察油滴聚并与油水界面性质的关系，得出的结论为:

油滴聚并时间与油水界面粘度相关，即油水界面粘度越大，油滴聚并时间越长，所形成的乳状液也越稳定。

这些研究表明，乳状液的稳定性与界面膜的压缩性、界面压、界面粘度等特性参数具有密切的关系。

如果能将界面膜的强度与界面压、界面粘度等参数关联起来，就可以利用这些参数定量表征界面膜的强度，评价乳状液的稳定性。

一般认为，界面张力是与乳状液稳定性相关的重要参数，加入表面活性剂后，油水界面张力越低，体系的吉布斯自由能降低越多，所形成的乳状液越稳定。

但李明远等在研究北海原油中胶质、沥青质为表面活性剂形成的油水乳状液的稳定性与界面压的关系时指出，除了表面活性剂本身的性质外，影响界面膜强度最重要的因素是界面压

:

-无表面活性剂时的油水界面张力;

-有表面活性剂时的油水界面张力。

由此可以看出，表征界面膜性质的是界面压，而不是界面张力，并且界面压值越大，所形成的界面膜强度越大，乳状液越稳定。

界面剪切粘度是表征界面膜流变性质的参数之一。

研究表明，界面压和界面粘度等可作为衡量界面膜结构强度的参数，界面粘度的大小直接反映了界面膜的强度。

界面剪切粘度是界面分子膜的重要性质，它的大小取决于相邻成膜分子的排列紧密程度、相邻成膜分子间相互作用大小和成膜分子间是否有结构形成。

界面剪切粘度的大小可以反映油水界面膜的强度，因而对乳状液的稳定性有很大的影响。

界面理论认为，活性组分吸附在油水界面上形成一层粘弹性界面膜，它具有一定强度，对分散相起保护作用。

油水界面粘度越大，乳状液越稳定;界面粘度越小，乳状液越不稳定。

李明远等人对以大庆和吉林原油界面活性组分为乳化剂的模型乳状液的稳定性与油水界面压、界面膜的界面粘度、界面屈服值的关系进行了研究。

结果表明，模型乳状液的稳定性与油水界面压、界面粘度、界面屈服值的大小有关。

油水界面压、界面粘度、界面屈服值越大，乳状液越稳定;在油水界面，由原油界面活性组分形成的界面膜具有较强的结构，油水界面压、界面粘度、界面屈服值可作为衡量界面膜结构强度的参数;界面剪切粘度随时间的增加而增加，油水界面存在界面老化现象，蜡晶能改变界面膜的流变特性，增加界面膜的强度和乳状液的稳定性。

乳状液最重要的特征是稳定性，它的稳定性强烈依赖于它所形成的油水界面膜的性

质。

扩张粘弹性是界面重要的动态性质，乳状液的稳定性与它有着密切的关系。

扩张粘

弹性的微观基础是发生在界面及其附近的微观弛豫过程，研究扩张粘弹性可以了解界面

活性物质界面行为的微观信息，为乳状液稳定性的研究提供更深层的理论依据。

文章采用超临界流体萃取分馏技术，按平均相对分子质量将伊朗重质减压渣油精细分割成15个馏分，考察了其中6个馏分的油水界面粘弹性。

结果表明，伊朗重质减渣馏分的扩张粘弹性参数随馏分的增重以及扩张频率增大而递变。

随馏分的增重，扩张模量、扩张弹性、扩张粘度逐渐增加，相角逐渐减小;随扩张频率的增加，扩张模量、扩张弹性逐渐增大，而扩张粘度、相角逐渐减小。

轻馏分界面膜可压缩性好，缓冲作用强，扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度小;重馏分界面膜刚性强，扩张粘弹性参数随扩张频率及馏分的递变幅度大。

温度升高，界面膜强度降低，馏分扩张模量、扩张弹性及扩张粘度在50℃（实验最高温度）时最低，同时馏分分子间的相互作用更加剧烈，界面膜对外界的作用反应更迅速，相位差与相角减小。

彭勃等人采用L-B法考察了大庆减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性，并和伊朗重质减渣馏分油-水界面膜的扩张粘弹性进行了比较。

结果表明，由于大庆减渣馏分油-水界面膜中蜡的含量较高，并存在片状结构的相对滑移，各馏分的扩张粘弹性相差不大，且数值范围与伊朗重质减渣中轻馏分的扩张粘弹性范围一致。

王宜阳考察了不同链长脂肪酸模拟油的扩张模量随扩张频率的变化规律，研究了碱和十二烷基磺酸钠对酸性模拟油界面扩张性质的影响。

结果表明，不同脂肪酸模拟油的扩张模量随扩张频率和碳链长度的增加而增大。

水相中加入十二烷基磺酸钠对酸性模拟油的扩张模量影响不大，对低工作频率下相角影响较大。

无论有无十二烷基磺酸钠，水相中加入NaOH的浓度较低时酸性模拟油的扩张模量变化不大;NaOH浓度较高时，酸性模拟油的界面扩张模量增加，慢弛豫过程在界面上起主要作用，此时界面上可能形成了特殊结构。

目前国内外研究者主要采用测定油水界面压和界面粘度作为衡量原油乳状液稳定性的重要参数。

1.2成膜物质对原油乳状液的稳定作用

原油乳状液的稳定性主要决定于油水界面膜，原油中的天然乳化剂吸附在油水界面，形成具有一定强度粘弹性膜。

原油中的成膜物质主要有沥青质、胶质、石蜡、石油酸皂以及微量的粘土颗粒，因此关于原油乳状液稳定与破坏的研究，主要集中在这些成膜物质对界面膜性质的影响上。

（1）沥青质对原油乳状液的稳定作用

沥青质是原油中天然乳化剂的主要成分，因此国内外研究天然乳化剂对原油乳状液稳定性的影响主要是针对沥青质进行的。

①沥青质的结构

沥青质通常是指原油中不溶于小分子正构烷烃（如正戊烷、正庚烷等）而溶于苯的物质。

它是原油中界面活性较强、分子量最大的非烃组分。

沥青质是形成原油乳状液的主要活性组分。

Acevedo等人研究了Negr和Zuata两种委内瑞拉原油中的天然界面活性物质。

他们从水与沥青质有机溶液形成的乳化层中提取出天然乳化剂，实验结果表明，该乳化剂的界面活性能反映原油的界面活性，去除了这些物质的原油界面活性明显下降。

他们提取的界面活性物质的元素组成与沥青质极为相似。

这些研究结果证实了沥青质是原油天然乳化剂的主要成分，此外沥青质对于原油性质、开采、运输及加工业有重要影响，所以沥青质成为石油工作者的研究热点。

沥青质是原油中结构最复杂的组分。

自60年代起晏德福等许多专家学者利用各种物理分析手段和化学分析手段对沥青质的元素组成、相对分子质量和化学结构进行了测定，使人们对沥青质的结构取得了初步的认识。

但目前的研究结果尚不能令人满意，因为还没有完全揭示沥青质的全部结构，只能对沥青质的主要结构进行描述。

一般认为沥青质的基本结构是以稠合的芳香环系为核心，周围连接有若干个环烷环、芳香环和环烷环上带有若干长度不一的正构或异构烷基侧链，分子中杂有各种含S,N,O的基团，有时还络合有Ni,V,Fe等金属。

研究发现，沥青质含有许多极性基团，如-OH、-NH2、-COOH等。

李明远把北海大陆架某种原油沥青质组分进行进一步分离，得到芳香分含量不同的3个组分，通过研究各组分对原油乳状液稳定性的影响发现，胶质、沥青质中具有碳基、芳香碳-碳双键的化合物对乳状液稳定性起重要作用，界面活性组分氧化后碳基含量和乳状液稳定性均显著增大。

杨小莉认为界面活性组分中碳基的存在对稳定原油乳状液有至关重要的作用，但还需-OH存在，碳基与-OH共存能帮助沥青质分子形成氢键包围在液滴周围，防止液滴聚结。

沥青质还浓缩了石油中大部分氮，绝大部分以五元环毗咯型和六元环毗咤型化合物存在，由四个毗咯环组成的叶琳类化合物也具有较强的界面活性。

沥青质相对分子质量是描述沥青质结构最基本也是最重要的数据之一，它直接反映了沥青质分子尺寸的大小。

但沥青质的相对分子质量很难准确地测定，这是因为沥青质分子即使在稀溶液中也容易发生缔合，生成聚集体。

由于缔合作用，溶液状态下测得的沥青质相对分子质量往往比实际要大。

另一方面，沥青质的低挥发性会使质谱法测得的相对分子质量偏低。

据文献报道，沥青质相对分子质量大到上万小到几百，这与测定方法有关，现一般认为沥青质分子量大约在几千。

②沥青质的胶体性质

在Pfeiffer提出的沥青质胶体结构模型中，沥青质处在胶束中心，胶束内部和表面吸附着分散介质。

分散介质中相对分子质量越大、芳香性越强的组分越靠近胶束中心;相对分子质量越小、芳香性越弱的组分越远离胶束中心。

晏德福等人在对各种沥青质结构进行系统研究后，提出更有代表性的沥青质胶束模型:

3-5个芳香片相互堆积形成沥青质颗粒，沥青质颗粒在分子间氢键和颗粒间偶极力作用下形成沥青质胶束。

这个模型是以沥青质为核心的原油胶体体系的层次结构，直观地展示了沥青质分子通过自缔合生成的胶束。

Sheu等人在测定Ratwia渣油沥青质相对分子质量时发现沥青质分子在稀溶液中也能发生缔合，使相对分子质量难以准确测定。

认为在氢键和偶极力作用下，沥青质分子也会像表面活性剂那样存在临界胶束浓度CMC。

由于沥青质形成胶束的性质对原油的开采、运输和加工等过程有重要的影响，所以近年来对沥青质胶束行为的研究日益深入。

Andersen等人报道了他们测定的沥青质在烷烃/甲苯溶液中的临界胶束浓度（CMC），并鉴定了沥青质在有机溶剂中的缔合体。

沥青质缔合过程如下:

单个沥青质分子→（颗粒、胶束）→缔合体

胶束通过颗粒（相当于晏德福模型中的3-5个芳香单片的堆积体）间的氢键形成较大缔合体。

同一种沥青质溶于三种不同溶剂测得的CMC不同，形成的胶束也不同。

Shue等人将Ratawi渣油中提取的庚烷沥青质溶解在毗咤等有机溶剂中并测定其表面张力，证实沥青质在有机溶剂中确实存在类似表面活性剂的临界胶束浓度（CMC浓度超过CMC，沥青质分子发生自缔合形成胶束）。

这些研究结果表明，沥青质在有机溶剂中的溶解状态随沥青质浓度及分散介质的芳香度变化而变化。

近年来有人开始对不同溶解状态的沥青质对原油乳状液稳定性的影响进行研究。

Fordedal等人在研究北海原油乳状液稳定性时，用癸烷/甲苯作油相配成沥青质模型油，通过改变二者比例以调节油相芳香度，发现不同芳香度油相的沥青质模型油形成的乳状液稳定性差别较大。

Mcleandt等人从Arab稠油、阿拉斯加等四种原油提取出沥青质，溶于不同配比的癸烷/甲苯的模型油中，研究沥青质缔合状态对原油乳状液稳定性影响。

实验结果表明当甲苯含量在20%-40%之间时形成的乳状液最稳定。

有关沥青质溶解状态对乳状液稳定性影响研究还不多，但人们己经认识到沥青质缔合行为对原油乳状液稳定性有直接的影响。

③沥青质的界面性质和乳化能力

Mohammed等人的研究表明:

沥青质的界面活性不很强，一般情况下，油水界面张力为25-35mN/m，但乳化能力较强。

这是由于沥青质、胶质等天然表面活性物质吸附在油水界面，形成具有一定粘弹性的界面膜。

沥青质形成的界面膜强度大，可承受高压，沥青质含量越高，油水界面膜的强度越高，其稳定的乳状液也就越稳定。

Shue等人对沥青质在界面的吸附进行了系统的研究，测得0.01%Ratawi沥青质甲苯溶液/水的动态界面张力随时间延长而下降，油水界面张力随沥青质在界面上吸附量的增加而显著降低。

沥青质在界面的吸附最终达到平衡，但由于结构复杂及多分散，沥青质形成胶束及解缔合需要较长时间，达到吸附平衡也需要较长时间。

Taylo:

等人发现由沥青质形成的界面膜的流变性质随时间而变化，至少8小时才能达到平衡。

在这段时间里，吸附在界面的沥青质分子重新排列，不断堆积形成网状结构，界面膜强度大大增加，弹性和粘性随时间迅速增长。

Shue等人将0.5%沥青质毗咤溶液作特殊预处理，使缔合分子成为单个分子，通过测定动态界面张力的变化，发现浓度高于CMC时沥青质分子在毗咤溶液中的热平衡动力学包括解吸和自缔合两个过程;当浓度小于CMC时沥青质分子只有解吸而没有自缔合过程发生。

Shue等人还研究了水相pH值对沥青质在油水界面的影响，研究结果表明水相pH值偏高或偏低时有利于沥青质在油水界面的吸附，水相pH值偏低和偏高时沥青质溶液/水界面张力比水相pH值接近中性时要低，下表是他在不同pH值下测定的沥青质溶液/水界面张力。

由此可以理解在原油破乳的实际操作中为何pH值最佳范围常常是5.5-6.5。

Wasan发现EastTaxes沥青质浓度超过CMC（0.1mg/L）时，乳状液稳定性急剧地增加，该沥青质在界面上的吸附属多层吸附。

Stiffen等人研究了界面层沥青质结构与其乳化性质的关系，发现易形成规则层状结构的沥青质具有较高的乳化性能，其乳化行为如同表面活性剂液晶状物质。

Friber指出，由A,B两相形成第三相C时，介晶相C与A,B两相形成平衡;当乳状液从A+B两相向A+B+C三相变化时，乳状液的稳定性大大增加。

用超速离心法分离除去油和水，得到黑色粘稠物，在油水界面上存用小角度X射线测得点阵间距为5nm，可以认为是由2-3个沥青质分子片形成的沥青质颗粒。

这种沥青质颗粒在油水界面堆积成规则的层状结构，如同表面活性剂形成的液晶相（介晶相C）。

只有含有合适聚芳香环平面结构的氧化沥青质才具有形成这种界面膜的能力，这种膜具有固体特点和迁移性，可使乳状液的稳定性大大增加。

由于乳状液滴的可变性，在评价液-液分散体系的稳定性时有必要考虑液滴间的压力，Kevin研究了通过考虑形状力学平衡估算液滴间产生的轴相压力的新方法。

在水相中乳化沥青液滴的稳定性由表面机械的和静电的观察得到。

为了验证该分析，测定了沥青液滴的表面张力和液滴附近的zeta电势。

预测的与聚并相反的趋势通过粒子间相互作用试验得到确认。

通过试验观测的统计特性，确定了聚并的概率。

水相对沥青粒子的聚并有明显的影响，酸性环境和高离子强度能加速聚并。

JosephD.Mclean等人研究了沥青质溶解性对油包水型乳状液稳定性的影响。

结果表明，影响乳状液稳定性的最主要的因素是沥青质在原油中的溶解状态。

在沉降点或其附近时，沥青质具有较高界面活性。

（2）胶质对乳状液稳定性的影响

胶质也是原油乳状液稳定存在的一个重要因素，但国内对胶质的结构、组成以及对乳状液的影响研究还不够深入。

就界面膜的强度而言，胶质形成的界面膜强度较小，这是由于胶质相对分子质量比沥青质小，为弱的有机酸，只显弱酸的性质，形成的界面膜为液体流动膜。

含有适量胶质的沥青质膜，由于胶质、沥青质之间的相互作用，变得较致密，强度增大，崩塌压力不受明显影响;在胶质含量继续增大时，膜强度逐渐下降。

沥青质膜可以承受高压的部分原因，在于沥青质中的芳香环是平躺在界面上的。

胶质分子的芳香度较低，对沥青质的缔合、聚结有阻碍作用，在高芳香度的沥青质与脂肪族体相之间构成了平稳的过渡区。

王大喜采用量子化学AMI方法对石油胶质进行了优化计算，得到石油胶质单层结构SG、双层结构DG和三层结构TG的优化构型和分子间作用能。

结果表明，石油胶质的稠环芳烃和脂环部分大体为平面结构，支链部分也伸展在平面上。

分子中稠环、脂环和侧链中的C-C键长均分别比单独苯环、脂肪环和烷烃的C-C键短。

侧链中的C-C键比芳环和脂环的C-C键弱，在催化剂的作用下将优先裂解。

重叠形成DG和TG后，键长、键角和电荷略有变化。

胶质分子的极性基团间存在氢键作用，DG和TG分子间的作用能分别为22.8416kJ/mol和43.8455kJ/mol。

双层胶质DG和三层胶质TG结构的体积较大，难以扩散到分子筛催化剂的孔道内。

文章以紫外吸收光谱理论为基础，通过剖析胜利渣油中胶质、沥青质的紫外吸收光谱及其二阶导数光谱。

并与模型化合物的紫外吸收特征相比较，研究胶质和沥青质的化学结构。

实验结果表明，芳香单片为胜利渣油中胶质、沥青质组分结构的最基本单位。

胶质、沥青质的芳香单元结构—基本吸收生色团具有相似性，单元芳香片中芳香环数以3-4个环为主，共扼芳香环的排列形式主要为“线性排列”，即渺位缩合。

但胶质和沥青质的结构也存在着差异。

即胶质中基本不含有多于5个环的共扼芳香片，而沥青质中含有少量多于5个环的共扼芳香片，并且这些共扼芳香片有部分“面性排列，即迫位缩合，同时沥青质中的芳香结构所占比例较大，由此得出了胶质和沥青质可能的近似结构模型。

杨小莉等人研究胶质对沥青质稳定原油乳状液的影响时发现，固定沥青质浓度，增加胶质含量，沥青质稳定的原油乳状液的稳定性有所降低。

这是由于胶质对沥青质有溶解作用，能够阻碍沥青质的缔合、聚结，从而改变沥青质的胶束状态。

另外，胶质还对沥青质颗粒的形成有明显的分散作用。

一般认为，胶质和沥青质具有很强的协同乳化作用。

胶质和芳烃可被沥青质吸收，吸收了原油中芳烃和胶质的沥青质微粒可充分分散在原油中，防止了沥青质的沉淀。

可能原因是，胶质的存在能防止沥青质聚集成大的固体颗粒，从而有助于沥青质以微粒形式充分分散在原油中，很容易吸附到油水界面上，使沥青质具有较强的界面活性。

O.Urdahl等人考察水/原油乳状液稳定性的结果表明，对于此类乳状液的稳定，作为天然乳化剂/稳定剂的胶质、沥青质中沥青质的含量有一临界值，胶质单独存在不能提高乳状液的稳定性，而沥青质与胶质相互作用才能形成极为稳定的乳状液。

（3）固体颗粒对原油乳状液稳定性的影响

固体颗粒的作用是乳状液稳定的一个重要因素，表面活性剂吸附于固体颗粒的表面可以改善固体颗粒的乳化作用。

固体颗粒在油水界面的分布依赖于

、

和

;如

。

或

、

和

（

表示界面张力）中的任何一个小于其它两个之和，固体颗粒将集中于界面处。

当

>

时，固体颗粒大部分浸没于油相之中，此时固体颗粒只有一小部分被内相所润湿，从而达到界面面积最小，有利于W/O型乳状液的稳定。

Svetgoff等人认为，吸附了表面活性剂的固体颗粒吸附在油水界面上，往往形成强度很好的吸附层，阻止液滴的聚并。

与表面活性剂形成的界面膜相比，固体颗粒稳定与高分子化合物稳定类似，是一种空间稳定，即由于固体颗粒的存在，液滴相互间距离较大，阻碍液滴的靠近和聚并，增加乳状液的稳定性。

固体颗粒对乳状液的稳定作用有一个最小需要浓度，即固体颗粒对乳状液的稳定效率依赖于乳滴周围适当密度微粒界面层的形成和固体颗粒之间的相互作用。

DavidE.Tambe等人研究了颗粒对油-水乳状液稳定性的影响。

发现这些固体颗粒对液滴-液滴聚结具有阻碍作用，可以改变界面区域的流变性能，所以可以起到乳状液稳定剂的作用。

认为颗粒浓度、颗粒间润湿性、水相pH值、水相中存在的无机离子、体系中表面活性剂的类型及浓度决定了乳状液的类型和稳定性。

提高水相pH值可以促使形成W/O型乳状液，而水相中无机离子的存在会降低O/W型乳状液的稳定性。

Tsugita等认为固体粒子稳定的乳状液之所以稳定，是由于界面“固体网”对液珠间的聚并起到机械阻碍作用。

Neuhausler也报道了类似的结果，认为在液珠周围形成的杂凝聚笼是乳状液稳定的原因，这些笼是由于固体粒子间相互作用形成的。

Tameb等对固体粒子稳定的乳状液归纳了4个特点:

a、界面上必须有粒子存在，这些粒子分散到界面和在机械平衡状态下，驻留在界面的能力主要取决于大小、湿润能力和分散状态。

b、具有一定界面流变性质的刚性和保护性的界面膜的形成，对乳液起重要作用。

c、水湿润的粒子倾向于稳定O/W型乳状液，而油湿润的粒子倾向于稳定W/O型乳状液。

d、粒子（特别是界面上的粒子）间相互作用只有达到一定程度，才能起到有效的稳定作用。

夏立新等人对固体粒子稳定的乳状液的微波辐射破乳进行了研究。

结果表明，不同性质的固体粒子对所形成乳状液类型和稳定性的影响有很大不同。

石墨粉能稳定W/O型乳状液，而硫酸钡能稳定O/W型乳状液。

硬脂酸能改善固体粒