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消泡剂泡沫产生及稳定因素

作者: 江河环保化工 编辑: 来源: 发布日期: 2023.07.01
信息摘要:
对泡沫的研究可以追溯到柏拉图时代,但数百年来,人们对泡沫的定义并没有形成统一的认识。

对泡沫的研究可以追溯到柏拉图时代,但数百年来,人们对泡沫的定义并没有形成统一的认识。美国胶体化学家L·I·Osipow和道康宁的R·F·Smith从泡沫的密度定义了泡沫;日本的伊藤光一从泡沫结构的角度定义了泡沫,但忽略了泡沫之间的相关性;中国著名表面物理学家赵国喜教授将泡沫定义为:泡沫是气体分散在液体中的分散体系,气体是分散相(不连续相),液体是分散介质(连续相)。液体中的气泡上升到液体表面,形成由少量液体组成的气泡聚集物,用液膜分离气体。国内外学者一致认为泡沫本身是一个热力学不稳定系统,当气体进入含有表面活性剂的溶液时,会形成长期稳定的泡沫体系。

(一)泡沫的衰减机理

在重力和压力差的条件下,泡沫的液膜会不均匀地流动和排出液体,由于气泡膜两侧的压力差不同,气泡中的气体会继续扩散和渗透,因此泡沫本身的不稳定性主要体现在动力学上。

其衰减机制主要包括气体通过液膜的扩散和液体从液膜中排出。这两种性质是泡沫本身的固有属性,与表面活性剂的存在无关。然而,这两种衰减机制只在泡沫体系形成的初始阶段发挥了明显的作用。随着泡沫体系的衰减,这两种作用逐渐减弱,使得泡沫衰减速率逐渐变慢。

(二)泡沫的稳定因素

泡沫的直接原因是表面活性剂的存在,它降低了溶液的表面张力。在这一原因和泡沫衰减机制的共同作用下,不同的泡沫体系表现出不同的稳定性,这主要与以下因素有关:发泡溶液的表面张力、泡沫的表面粘度、溶液的粘度,表面张力的自修复效应(即吉布斯表面弹性和马兰戈尼效应)液膜的表面双电层斥力和熵斥力、表面活性剂的疏水末端结构和空间位阻效应在这些因素中并不独立。一个因素的变化会改变其他一些因素。影响泡沫稳定性的最重要因素是液膜的弹性和液体排出速率。从这个角度可以看出,在不同的泡沫体系中,影响泡沫稳定性的主要因素是不同的,有时几个因素同时存在并共同作用。

除了这些因素外,其他一些因素也会影响泡沫的稳定性,如泡沫的大小、溶质与溶剂的配合、温度、pH值、溶剂的蒸发速率、泡沫的受影响程度和表面活性剂的吸附速率。

消泡剂

(三)泡沫的消除方法

1)物理方法

从物理角度来看,消除泡沫的方法主要包括放置挡板或滤网、机械搅拌、静电、冷冻、加热、蒸汽、射线照射、高速离心、加压减压、高频振动、瞬时放电和超声波(声学液体控制)等,这些方法不同程度地促进了液膜两端的气体传输速率和气泡膜的排液,使泡沫的稳定性因子小于衰减因子,从而使泡沫的数量逐渐减少。然而,这些方法的共同缺点是它们的使用受到环境因素的强烈限制,并且消泡率不高。其优点是它们对环境友好并且具有高的再利用率。

2)化学方法

消除泡沫的化学方法主要有化学反应法和添加消泡剂两种方法。化学反应法是指通过加入一些试剂使其与起泡剂发生化学反应,生成不溶于水的物质,从而降低液膜中表面活性剂的浓度,促进泡沫破裂。然而,该方法也存在一些缺点,如发泡剂组成的不确定性和不溶性物质对系统设备的危害。目前在各个行业中使用最广泛的消泡方法是添加消泡剂的方法。该方法最大的优点是消泡效率高,使用方便。然而,找到合适且有效的消泡剂是关键。

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