第七章表面活性剂的起泡和消泡作用优秀课件
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表面活性剂的起泡与消泡1.简述泡沫破坏的机制。
泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系,体系存在着巨大的气一液界面,是热力学上的不稳定体系。
泡沫破坏的主要原因是(1)液膜的排液减薄;(2)泡内气体的扩散。
泡沫液膜的排液减薄(1)•重力排液气泡间的液膜,山于液相密度远大于气相的密度,因此在地心引力作用下就会产生向下的排液现象,使液膜减薄。
(2 )・表面张力排液山于泡沫是山多面体气泡的堆积而成.在泡沫中气泡交界处就形成了如图7—3中的形状称之为Plateau边界(也称为Gibbs三角)。
B处为两气泡的交界处形成的气一液界面相对比较平坦可近似看成平液面而A处为三气泡交界处,液面为凹液面,从弯曲液面的附加压力来考虑,所以B处液体的压力应大于A处液体内部的压力,因此液体从压力大的B处向压力小的A处排液,使B处的液膜排液减薄。
气泡内气体的扩散,小气泡内的压力大于大气泡内的压力,因此(1)小泡会通过液膜向大泡里排气,使小气泡变小以至于消失,大泡变大且会使液膜更加变薄, 最后破裂。
(2)液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气,最后气泡破灭。
2.影响界面膜与泡沫的稳定性的因素有哪些?为什么?界面张力,低表(界)面张力有利于泡沫的形成,同时也有利于泡沫的稳定,但是,表面张力的大小并非决定因素界面膜的性质,界面液膜能否保持恒定要得到稳定的关键,影响界面膜性质的关键因素是液膜的表面粘度与弹性(1)表面粘度凡是体系的表面粘度比较高的体系,所形成的泡沫寿命也较长。
(2)界面膜的弹性(非强度)表面粘度比较高而且弹性好才有高的稳泡性能,理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚膜。
表面活性剂的自修复作用,。
表面活性剂的自修复作用大,泡沫就稳定表面电荷:若泡沫液膜的表面上带有同种电荷,使泡沫稳定。
泡内气体的扩散:泡沫的排气性与液膜的粘度有关,液膜的表面粘度高,气体的相对透过率就低,气泡的排气速度慢,泡沫就稳定。
表面活性剂的分子结构:(1)表面活性基的疏水链SAA的疏水碳氢链应该是直链且较长的碳链,但碳链太长也会影响起泡剂的洛解度且刚性太强,所以一般起泡剂的碳原子数以C12〜C14较好。
表面活性剂起泡和消泡作用表面活性剂起泡和消泡作用由液体薄膜或固体薄膜隔离开的气泡聚集体称为泡沫。
啤酒、香槟、肥皂水、皂角或水溶液等在搅拌下形成的泡沫称为液体泡沫;面包、蛋糕、山药汁等弹性大的物质,以及饼干、泡沫水泥、泡沫塑料、泡沫玻璃等为固体泡沫。
在液体泡沫中,液体和气体的界面起着重要作用。
由液体和气体形成的泡沫称为两相泡沫,当其中有固体粉末时,例如在选矿时形成的泡沫称为多相泡沫。
从这些实例可以看出,只有溶液才能明显起泡,而纯液体则不能,即使压入气泡也不能形成泡沫。
根据吉布斯吸附公式,在形成泡沫过程中,溶液中的溶质(表面活性剂)吸附在气-液界面上。
无论是天然泡沫,还是人工泡沫,有时有利于生产,有时则不利于生产。
在选矿、肥皂工业及泡沫灭火等中,起泡和泡沫是有利的,而在烧锅炉、溶液浓缩和减压蒸馏中,起泡和泡沫是有害的。
特别是现在家庭中广泛使用合成洗涤剂,起泡给下水处理带来困难。
因此,起泡现象与化学工业的各种过程及日常生活密切相关,不过有时需强化起泡,有时需减弱起泡,所以必须了解泡沫稳定性机理。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界,如图1—28的P点处。
根据拉普拉斯公式(Ap=2r/R),溶液中P点的压力小于A 点,故液体自发地从A向P处流动,于是液膜逐渐变薄,此过程称为泡沫排液过程,当液膜变薄到一定程度,便导致液膜破裂,泡沫破坏。
所以纯液体不能形成稳定泡沫。
图一泡沫交界一、起泡力和泡沫稳定性(一)起泡力若将丁醇稀水溶液和皂角苷稀溶液分别置于试管并加以摇动,发现前者形成大量泡沫,后者形成少量泡沫,但丁醇水溶液泡沫很快消失,而皂角苷水溶液泡沫不易消失。
因此不能简单地讲哪种溶液起泡力好,因为起泡和泡沫稳定两者的标准是不同的。
由丁醇水溶液形成的稳定性小的泡沫,称为不稳定泡沫;由皂角苷水溶液形成的寿命长的泡沫,称为稳定泡沫。
起泡力的大小是以在一定条件下,摇动或搅拌时产生的泡沫多少来评定的。
起泡性能良好的物质称为起泡剂,一些阴离子表面活性剂,如脂肪酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠等均具有良好的起泡能力,它们都是良好的起泡剂(发泡剂)。