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近日，我们杨东海教授团队在原油脱水工程领域中的电-磁耦合场作用下液滴聚结机理研究方面取得新进展。
相关研究成果分别以“Effect of synchronized magnetic field coupling on salty droplet-interface electrocoalescence: Enhancement mechanisms and kinetic characteristics study”发表在《Chemical Engineering Journal》期刊（2025，IF=13.2），以“Enhancing dewatering and desalination of crude oil: A comprehensive study on energy-efficient separation technology driven by electric–magnetic coupling field”发表在《Separation and Purification Technology》期刊（2025，IF=9）。《Chemical Engineering Journal》和《Separation and Purification Technology》均为化学工程和能源领域顶级期刊。论文第一作者为在读博士生李默翻，通讯作者为杨东海教授，太阳集团网址8722为第一署名单位和唯一通讯单位。上述研究获得国家自然科学基金面上项目、山东省自然科学基金面上项目以及泰山学者青年专家计划资助。
（1）阐明了电-磁耦合场作用下液滴-界面聚结动力学特性
通过高速显微实验系统研究了电-磁耦合场作用下液滴-界面聚结过程中的液滴垂直塌陷、液桥扩张与断裂以及聚结形式转变行为，对比分析了单场与耦合场作用下最大液桥宽度、液滴垂直塌陷曲率以及临界聚结电毛细数间等特征参数的差异，明确了耦合场参数和无机盐离子含量对聚结动力学的影响规律。另外，通过建立磁影响系数理论模型，实现了对液滴-界面临界聚结模式转变条件的准确预测。该研究成果为电-磁耦合脱水系统的参数优化提供了理论指导。
电-磁耦合场作用下液滴-界面聚结高速显微实验快照与液滴合力演化示意图
（2）揭示了电-磁耦合场对油水界面的微观作用机制
利用非平衡分子动力学模拟方法，研究了电-磁耦合场作用下油水界面的离子富集、电荷转移与分子传输特性，同时基于密度泛函理论计算了油水体系中各粒子间的弱相互作用类型与强度。结合模拟与计算结果，发现电-磁耦合场通过改变离子的迁移轨迹与富集区域，减小了界面电荷密度，从而削弱了液滴接触时端部所受电应力，并由此促进了液滴聚结效率。该研究成果完善了多相分离与液滴动力学理论体系。
电-磁耦合场作用下油水界面的分子动力学模拟结果分析与微观响应机制示意图
（3）构建了电-磁耦合脱水系统的技术-经济性模型
结合油包水乳状液在电-磁耦合场作用下的脱水效率与分离能耗，构建了电-磁耦合脱水系统的技术-经济性模型。同时，基于该模型开展了电-磁耦合脱水系统总成本对能耗系数和设备花费系数的敏感性分析，并探究了年利率与电费对总成本的影响规律，明确了电-磁耦合脱水系统的最优工业使用条件。该研究成果对电-磁耦合脱水技术的推广与应用具有重要意义。
电-磁耦合脱水系统的技术-经济性模型与敏感性分析
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.cej.2025.164520
https://doi.org/10.1016/j.seppur.2025.131501
