第七章 表面活性剂的起泡和消泡作用
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表面活性剂对起泡的影响和作用夏善慧应用化学0801 2008010744摘要:泡沫是气体分散在液体中的分散体系,其中气体是分散相,液体是分散介质。
泡沫属于热力学不稳定体系,泡沫的不稳定性在于体系具有较大的界面面积和较高的表面能,所以体系具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势。
纯液体是不能形成气泡的,除非有表面活性物质存在。
能够起泡的表面活性物质主要有三类:表面活性剂、高分子聚合物和固体颗粒,本文就表面活性剂来进行研究。
关键词:泡沫,起泡性,稳定性,表面活性剂引言: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。
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。
根据吉布斯吸附公式,在形成泡沫过程中,溶液中的表面活性剂吸附在气-液界面上。
在液体泡沫中,液体和气体的界面起着重要作用。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界,如图一的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。
图一泡沫交界1.表面活性剂的起泡力和泡沫稳定性1.1.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。
表面活性剂的七大作用!1润湿作用要求:HLB:7-9所谓润湿即固体表面吸附的气体为液体所取代的现象, 能增强这一取代能力的物质称为润湿剂。
润湿一般分为三类∋接触润湿一沾湿( 浸入润湿一浸湿( 铺展润湿一铺展。
其中铺展是润湿的最高标准, 常以铺展系数) 作为体系之间润湿性能的指标。
此外, 接触角大小也是润湿好坏的判据使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。
农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中,有的也含有一定量的表面活性剂,其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量,提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积,提高防病、治病效果。
在化妆品行业中,做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。
2胶束与增溶作用要求:C>CMC (HLB13~18)表面活性剂分子缔合形成胶束的最低浓度。
当其浓度高于CMC值时,表面活性剂的排列成球状、棒状、束状、层状/板状等结构。
增溶体系为热力学平衡体系;CMC越低、缔合数越大,增溶量(MAC)就越高;温度对增溶的影响:温度影响胶束的形成,影响增溶质的溶解,影响表面活性剂的溶解度离子型表面活性剂的溶解度随温度增加而急剧增大这一温度称为Krafft点,Krafft点越高,其临界胶束浓度越小。
对于聚氧乙烯型非离子表面活性剂,温度升高到一定程度时,溶解度急剧下降并析出,溶液出现混浊,这一现象称为起昙,此温度称为昙点。
在聚氧乙烯链相同时,碳氢链越长,浊点越低;在碳氢链相同时,聚氧乙烯链越长则浊点越高。
非极性有机物如苯在水中溶解度很小,加入油酸钠等表面活性剂后, 苯在水中的溶解度大大增加,这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的, 增溶的苯不是均匀分散在水中, 而是分散在油酸根分子形成的胶束中。
经X射线衍射证实, 增溶后各种胶束都有不同程度的增大, 而整个溶液的的依数性变化不大。
表面活性剂在水中随着浓度增大,表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层,多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢,聚集在一起形成胶束,这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。
表面活性剂起泡和消泡作用发布时间:2008-11-27 14:41:11 来源:中国表面处理点击:75次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。
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)。
表面活性剂对起泡的影响和作用夏善慧应用化学0801 2008010744摘要:泡沫是气体分散在液体中的分散体系,其中气体是分散相,液体是分散介质。
泡沫属于热力学不稳定体系,泡沫的不稳定性在于体系具有较大的界面面积和较高的表面能,所以体系具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势。
纯液体是不能形成气泡的,除非有表面活性物质存在。
能够起泡的表面活性物质主要有三类:表面活性剂、高分子聚合物和固体颗粒,本文就表面活性剂来进行研究。
关键词:泡沫,起泡性,稳定性,表面活性剂引言: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。
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。
根据吉布斯吸附公式,在形成泡沫过程中,溶液中的表面活性剂吸附在气-液界面上。
在液体泡沫中,液体和气体的界面起着重要作用。
在液体泡沫中各气泡相交外形成所谓拉普拉斯交界,如图一的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。
图一泡沫交界1.表面活性剂的起泡力和泡沫稳定性1.1.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。
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。