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本科毕业论文(设计)题目：消泡剂复配及性能研究学院：化学化工与环境学院专业：轻化工程姓名：刘欢指导教师：张宾2014年6 月4 日消泡剂复配及性能研究A Study on Preparation and Performance of Defoamer摘要本论文研究了三种消泡剂ESD-C〔有机硅类〕、Z-25AS〔聚醚类〕、TL-56-1〔有机硅类〕的消泡、抑泡性能，对其进行了复配实验，考察了各组分对消泡效果的影响，确定了最正确的复配工艺，并且与消泡剂702进行试验比照。
结果说明：配比为1:3的配比为Z-25AS〔25%〕和TL-56-1〔75%〕的复配消泡剂〔0.05%〕为最正确，在最大限度上减少消泡时间，时间为4s，抑泡时间为9s。
该复配消泡剂消泡、抑泡能力较好，性能优越，稳定性好。
关键字：消泡剂；硅油型消泡剂；聚醚型消泡剂；复配；稳定性AbstractIn this thesis , three defoamers ESD-C ( silicone ), Z-25AS ( polyether ), TL-56-1 ( silicone ) of defoaming performance and to carry out complex with experiments to study the effects of anti-foaming effect of each component to determine the optimal complex process , and the comparison with experiment 702 defoamers . The results show that : the ratio of 1:3 ratio of Z-25AS (25%) and TL-56-1 (75%) of compound defoamer ( 0.05% ) is the best, reduce the maximum extinction soak time , time of 4s, defoaming time of 9s. The complex defoamers defoaming ability is better , superior performance and good stability.Keywords : defoamer ; silicone defoamer ; polyether defoamer ; complex ; stabilty目录1 前言 (1)泡沫及其性能 (2)泡沫的形成 (2)影响泡沫稳定性的因素 (3)消泡剂 (4)消泡剂物化特性 (4)消泡剂的成分 (4)消泡剂的分类消泡剂的种类很多，分类方法也有多种 (4)消泡剂的应用 (6)消泡剂的消泡机理 (6)消泡剂的发展概况 (7)聚醚改性硅油消泡剂 (8)聚醚硅油消泡剂的反应原理 (8)聚醚硅油消泡剂的消泡机理 (9)复合型消泡剂 (9)本课题研究的主要目的和意义 (9)2 实验 (11)2.1 实验仪器和试剂 (11)实验试剂 (11)2.1.2 实验仪器 (11)2.2 实验部分 (12)2.2.1 十二烷基苯磺酸钠溶液〔LAS〕配制及起泡性测定 (12)2.2.2 消泡剂固含量的测定 (12)2.2.3 单一消泡剂的消泡、抑泡性能测试 (12)2.2.4 消泡剂复配及消泡抑泡性能测定 (13)2.2.5 稳定性测试 (13)3 结果与分析 (15)3.1 十二烷基苯磺酸钠溶液〔LAS〕起泡性 (15)3.2 消泡剂固含量的测定 (16)3.3 单一消泡剂的消泡、抑泡性能测试 (17)3.4 消泡剂的复配 (18)与TL-56-1复配结果 (18)3.4.2 Z-25AS与TL-56-1复配结果 (19)3.4.3 Z-25AS与ESD-C复配结果 (19)3.5 稳定性的测试 (21)3.5.1 离心稳定性 (21)3.5.2 热稳定性 (21)4 结论 (21)致谢 (23)参考文献 (24)1 前言在工业生产的某些场合往往需要加入一定量的外表活性剂，以满足溶液体系在诸如清洗、润滑、防锈等方面的特殊要求。
消泡剂的六种消泡机理
消泡剂是一种用途广泛种类很繁多的表面活性助剂，消泡剂安装活性物质可以分有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。
现在和消泡剂厂家一起了解一下消泡剂的六种消泡机理：
1.泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭
该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。
因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。
表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。
2.消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭
消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散, 使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。
3.消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭
泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。
中和润消泡剂。
各种消泡剂的种类和分类介绍一、按成份分为1、天然油脂（即豆油、玉米油等）优点：来源容易，价格低，使用简单；缺点：如贮存不好，易变质，使酸值增高。
2、聚醚类消泡剂种类挺多，主要有以下几种：a. GP型消泡剂以甘油为起始剂，由环氧丙烷，或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的GP型的消泡剂亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的发酵液中。
它的抑泡能力比消泡能力优越，适宜在基础培养基中加入，以抑制整个发酵过程的泡沫产生。
b.GPE型消泡剂即泡敌在GP型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷，成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫。
按照环氧乙烷加成量为10%，20%，……50%分别称为GPE10，GPE20，……GPE50。
GPE型消泡剂亲水性较好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，但溶解度也较大，消泡活性维持时间短，因此用在粘稠发酵液中效果较好。
c.GPES型消泡剂：有一种新的聚醚类消泡剂，在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头，便形成两端是疏水链，当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。
这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面，因而表面活性强，消泡效率高。
3、高碳醇高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子，在水体系里是有效的消泡剂。
七十年代初前苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验，提出醇的消泡作用，与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。
C7~C9的醇是最有效的消泡剂。
C12~C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为4~9μm，含量为20~50%的水乳液，即是水体系的消泡剂。
还有些成酯，如苯乙醇油酸酯、苯乙酸月桂醇酯等在青霉素发酵中具有消泡作用，后者还可作为前体。
磷酸三丁酯（CAS:126-73-8)做为古老的消泡剂，仍然被工业界广泛使用着，因其极低的表面张力（27.79 25℃),极低的水溶性（0.61 25℃,溶剂溶于水）,消泡效果显著,但因其有刺激性及一定的毒性，较多用于不与食品/日用化妆品接触的其他工业。
化工工艺中消除发泡现象的原理与消泡剂-化工论文-化学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——化工工艺论文第四篇：化工工艺中消除发泡现象的原理与消泡剂摘要：发泡现象是化工工艺中普遍存在的一种现象,就比如在造纸工业、石油化工工艺中经常会出现发泡现象,发泡可能会导致所得产品不合格,影响到装置的运行过程,所以需要对发泡现象进行处理,这需要在操作过程中精心操作,合理的使用消泡剂,由此保证操作的正常进行,提高化工产品的纯度。
关键词：化工工艺; 发泡现象; 消泡剂;Elimination of foaming phenomenon in chemical processCao JunJiangsu Zhongneng Silicon Technology Development Co.,Ltd.Abstract：In this article we will talk aboutfoamphenomenon existing in the chemical process, the foaming phenomenon is a kind of common phenomenon in chemical process, such as in papermaking industry, petroleum chemical process often appear foamphenomenon, foam may cause the product is unqualified, affect the unit running process, so I need to deal with foaming phenomenon, it requires careful operation, during operation and reasonable use defoaming agent, thus to ensure the normal operation, improve the purity of chemical products.1 泡沫形成的原因发泡现象是化工工艺中常见的一种现象，其对于产品的质量及操作过程都产生着影响。
泡Bubble一般来说，泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气-液非均相体系。
体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。
气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。
如上图。
什么是泡沫？泡沫可定义为液体介质中稳定的气体。
液体中不含表面活性剂时，气泡会迁移至液体表面，破裂消失，液体中含有表面活性剂时，气泡表面形成膜板，成为稳定的泡沫，膜板的厚度为几个um。
马兰哥尼效应阻止气泡膜的排液，恢复气泡膜厚度.气泡向空气排放气体，气泡破裂。
影响此一过程的因素是气泡的表观粘度和稠密度影响到消泡剂微粒在气泡表面膜上的渗透扩散.消泡 Defoaming抑泡 anti-Foaming长时间的消泡又称抑泡，抑泡时间的长短正是消泡剂品质优劣的最主要标志。
多数场合下我们使用消泡剂正是利用它的抑泡性能，而不是初始的消泡性。
消泡剂 Defoamer破泡剂·抑泡剂·脱泡剂总称为消泡剂。
破泡:相对于泡沫(泡沫聚合体),从空气侧侵入泡中,将泡合一破坏。
抑泡:从液体侧侵入泡中,将泡合一破坏,令泡沫难以产生。
脱泡:从气泡的界面侵入泡中,令气泡合一浮出液面。
概述消泡剂又称为抗泡剂在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。
消泡剂的种类很多，有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。
广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。
消泡剂的消泡机理1．泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。
因为这些物质一般对水的溶解度较小,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。
表面张力降低的部分被强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。
2．消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散, 使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。
消泡剂的原理与使用在工业生产的过程中，若有大量的泡沫存在，会给生产过程中带来不少的麻烦，如生产能力会大大的受到限制；造成原料和产品的浪费；影响产品品质；污染环境等，所以若不能好好的解决，可以毫不夸张的说，“泡沫”将成为我们的拦路虎，成为某些过程的“瓶颈”。
因此，在生产过程中如何有效地控制泡沫，成为了研究者所关注的重点！其实，很多的泡沫是可以通过消泡剂来消除。
消泡剂一般是通过下列二种方式来消除泡沫的。
1.消泡剂在泡沫中扩散，扩散时在泡沫壁上形成双层膜，在此扩散过程中将具稳定作用的表面活性剂排开，而降低泡沫局部表面的张力，破坏泡沫的自愈效应，使泡沫破裂。
2. 消泡剂可能进入泡沫壁，但只散布到很有限的程度，与发泡剂一起形成混和的单层，若此种单层的内聚性不佳时，泡沫就会破裂。
工业上常用的消泡剂一般可分为有机消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚型消泡剂等三类。
其中有机硅消泡剂因具有消泡能力强，使用浓度低且对人灶和环境基本无毒的特点，所以越来越受到人们的欢迎。
有机硅消泡剂由二甲基硅油和SiO2按一定比例复合而成。
这样制成的消泡剂具有不溶于水，相当难乳化，表面粘度低，表面张力比一些表面活性剂要低和能干扰泡沫膜的表面弹性等特性，特别对油溶性溶液的消泡效果较好；改性复合有机硅消泡乳剂的扩散性、消泡能力和作用性能更好。
国内外目前大量使用的消泡剂多属此类。
消泡剂的用量和用法消泡活性物含量为100 % 的有机硅消泡剂较少直接用于生产过程，这不仅因成本高，而且少量使用时难奏效，用量多又会引起污染问题。
所以常用的大都是已配制成有机硅的质量分数为1%～2% 的消泡乳剂。
其用量根据工艺条件而适当变化。
从使用上来说，要操作简便，当然最好是将消泡剂一次加入溶液中，就能在整个过程中控制泡沫。
但有时这样效果并不好。
因为消泡剂必须是在液2空气交界面处将泡沫稳定剂排开，才起到消泡作用。
在此过程中，有许多因素可将消泡剂从表面去掉，即随着时间的增长会慢慢溶解或乳化进入液体中，失去消泡能力（消泡剂溶解式乳化速度的快慢与下列因素有关）；剪切力，表面活性剂的种类和浓度，温度，pH 值，溶剂种类和含量以及可能存在的某些特殊物质等）。
消泡剂的种类和原理.txt会计说：“你晚点来领工资吧，我这没零钱。
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既宅又腐，前途未卜。
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消泡剂的种类和原理1、天然油脂（即豆油、(_tian ran you zhi _ji dou you _)玉米油等）优点：来源容易，价格低，使用简单；缺点：如贮存不好，易变质，使酸值增高。
2、聚醚类消泡剂种类挺多，主要有以下几种： a.GP 型消泡剂以甘油为起始剂，由环氧丙烷，或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的 GP 型的消泡剂亲水性差，在发泡介质中的溶解度小，所以宜使用在稀薄的发酵液中。
它的抑泡能力比消泡能力优越，适宜在基础培养基中加入，以抑制整个发酵过程的泡沫产生。
b.GPE 型消泡剂即泡敌在 GP 型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷，成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油，也叫。
按照环氧乙烷加成量为10%，20%，…(__)…50% 分别称为 GPE10，GPE20，……GPE50。
GPE 型消泡剂亲水性较好，在发泡介质中易铺展，消泡能力强，但溶解度也较大，消泡活性维持时间短，因此用在粘稠发酵液中效果较好。
c.GPES 型消泡剂：有一种新的聚醚类消泡剂，在 GPE 型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头，便形成两端是疏水链，当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。
这种结构的分子易于平卧状分散在气液界面，因而表面活性强，消泡效率高。
3、高碳醇高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子，在水体系里是有效的消泡剂。
七十年代初钱苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验，提出醇的消泡作用，与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。
消泡剂消泡机理
消泡剂是一种可以消除液体表面上的气泡的化学物质，广泛应用于各种工业和生活场合中。
消泡剂消泡的机理主要有以下几个方面： 1. 降低表面张力：消泡剂能够在液体表面形成一层薄膜，这一膜能够降低液体表面的张力，从而使气泡不易形成或破裂。
2. 破坏气泡膜：气泡在液体表面形成的同时也会形成一个膜，消泡剂能够破坏这个膜，使其破裂或变得不稳定，从而消除气泡。
3. 改变液体粘性：消泡剂能够改变液体的流动性质，使其流动更加平滑，从而使气泡不易形成或破裂。
总之，消泡剂的消泡机理是通过降低表面张力、破坏气泡膜和改变液体粘性等多种方式来消除液体表面上的气泡。
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AH-901消泡剂消泡原理
混合烃经抽提塔抽提后，在溶剂相中溶剂除溶解了芳烃之外同时也溶解分轻质链烷烃，轻质链烷烃与溶剂在抽提塔中有较强的结合力，而在汽提塔中轻质链烷烃具有很高的活度系数被溶剂所排斥，当链烷烃迅速从液体中汽化时，因表面浓度的急剧降低，使表面张力显著增加而产生气泡，受马氏（Marangom）效应的影响,汽液相之间的质量转移产生一种稳定作用，强化了气泡之间的液膜薄弱处，使气泡呈均匀的刚性结构而不易破裂，气泡强度的增加其寿命延长，当泡沫充满整个塔板空间时，将影响两相物流的流动，气体塔则发生严重的液泛。
避免以上问题发生最有效的办法是向系统注入微量的消泡剂，消泡剂的消泡分子将以液态分布在液体表面做布朗运动，破坏了液膜的结构，减弱了气泡液膜的强度，缩短了气泡的寿命，从而达到消泡的目的。
AH-901消泡剂是芳烃抽提装置汽提塔专用消泡剂，该产品经芳烃抽提装置试用证明消。
消泡机理与消泡剂消泡机理与消泡剂在工业生产中，泡沫会带来很多麻烦，消灭有害的泡沫可以利用静置、减压(抽真空)、加温或加压等办法，但是当需要在短时间内，迅速而有效地消除泡沫时．就需要借助于添加消泡剂。
目前消泡剂的用量不断增加，使用领域也越来越广。
例如：生产四环素、链霉素、味精等医药、食品工业原来每年要耗用花生油来消泡，其量惊人，现在逐步被聚醚消泡剂L61、L62取代。
泡沫可以在含有表面活性剂的溶液中发生，也可以用于不用表面活性剂的场合，例如造纸、发酵、制糖、石油蒸馏等行业，由于某些其它因素，有时也产生泡沫而影响生产的正常运行，因而消泡剂的用途十分广泛。
在印染行业中，形成泡沫会使染料上染不匀而形成泡沫色斑，也会使织物漂浮而打结，特别是在溢流、喷射染机中很容易因泡沫而形成布疋打结或堵塞管道。
使生产带来不利。
造成疵品。
在医学上进行心脏手术的外循环，如果血液内有气泡可以致人死命，使用消泡物质消泡就可避免。
在洗衣粉行业，泡沫虽然有助于去杂，但是在洗衣机中因泡沫而使皂液外溢，在江河中也会形成泡沫山，影响航运，污染环境，使水中鱼类等生物致死，因此人们欢迎使用低泡或无泡洗衣粉。
在油漆、涂料、制糖、合成氨、化肥、合成纤维、豆制品加工，地下储油罐的合成树脂材料、纸上涂层、造纸废液处理、液体产品的包装、石油开采等行业，都会因泡沫而造成麻烦，需大量使用消泡剂．一、消泡剂的要求理想的消泡剂，其物化性能必须满足使用体系的要求，一般地说，选择消泡剂时必须考虑下列要求：(1) 消泡能力强．使用极少量时就能有效地消除泡沫；(2)具有被消泡体系更低的表面张力，也就是说，消泡剂本身的表面张力要低；(3)消泡剂加入以后，不会影响被消泡体系的基本性能；(4)不溶于被消泡体系中，也不易被体系中的表面活性剂所增溶，若被增溶后，便失去有消泡能力而失去抑泡能力；(5)表面的平衡性要好；(6)不与被消泡介质起反应，也不会被其分解降解，具有良好的化学稳定性；(7)具有良好的扩散性和渗透性，也就是在泡沫介质中具有正的扩散系数，具有在泡沫表面很快的铺展能力；(8)消泡剂的耐热性能要好，在高温时不致失去效力；(9)具有良好的气体溶解性和透过性，使气体不易聚集而从泡沫中消失，泡沫也就容易消除；(10)在被消泡体系中具有高的生理活性，安全性高，消泡剂本身最好是无毒性，至少是低毒物质；(11)具有低的COD、BOD和TOD值；(12)具有良好的贮存稳定性；(13)具有长时间的消泡效应，有的消泡剂能迅速消泡，但时间一长即失效；(14)成本要低；(15)不增加表面活性剂水溶液的表面粘度。
收稿日期:2001-10-10作者简介:徐江伟(1965-),男,内蒙甜菜制糖工业研究所,工程师。
消泡剂的复合及其消泡机理探讨徐江伟(内蒙古甜菜制糖工业研究所,呼和浩特010070)摘 要:综述了泡沫的形成条件及构成泡沫稳定存在的因素:液膜弹性、表面粘度、溶液粘度、电双层斥力和熵双层斥力、气泡间气体的扩散;从消泡剂的进入系数和铺展系数以及憎水颗粒的去润湿作用,论述了消泡机理,阐述了复合消泡剂的概念及应用。
关键词:消泡机理;复合消泡剂中图分类号:TS241 文献标识码:B 文章编号:1002-0551(2002)04-0031-041 前言在食品加工、发酵工业、工业洗涤、水及废水处理等领域常常遇到不希望出现的泡沫问题。
在制糖加工过程中也不例外,在制糖过程的渗出、清净、煮糖等工序不同程度地遇到了泡沫带来的麻烦。
消泡剂在制糖工业的应用已有较长历史,甜菜制糖刚刚兴起时,人们就用豆油作为消泡剂,随着化学工业的进步,蔗糖酯、多元醇聚醚、乳化硅油等作为消泡剂应用于制糖及发酵工业。
本文从泡沫的稳定性、消泡剂的进入系数、铺展系数、憎水颗粒的去润湿机理出发综述了有关消泡机理的理论,以期提高消泡剂的复合配方设计水平。
2 泡沫的形成及稳定2.1泡沫的形成泡沫是气体被液体隔开的分散体系,气相是分散相,液相是分散介质,气泡间吸附着表面活性剂的气液界面和界面间的液体构成了泡沫的液膜。
泡沫本身是热力学不稳定体系。
单一组份的液体不能形成稳定的泡沫,如果液体中含有一种或几种具有起泡和稳泡作用的表面活性剂,则能产生能持续存在数十分钟乃至数小时的泡沫。
从热力学G ibbs 方程可知:dF (T ,P )=γdA +ρμi dn i其中:F (T ,P )为恒温恒压下体系的自由能;γ为体系的表面张力;A 为体系中液体的表面积;μ为组份i 的化学位;n i 为组份i 的摩尔数。
表面活性剂的存在降低了体系的表面张力,使泡沫形成过程中由表面积增加引起的自由能增值变小,有利于泡沫的形成;另一方面,表面张力的降低减小了液膜中的Platcau 交界处与其他部位之间的压力差,延缓了由此引起的液膜内流本的排液速度,对泡沫的稳定有利。
因此,虽然泡沫本身是热力学不稳定体系,但表面活性物质的存在造成了泡沫相对稳定存在的一些因素,即表面或液膜的弹性(G ibbsMarang oni 效应),表面粘度,溶液粘度,电双层斥力和熵双层斥力,气泡间的气体扩散。
其中表面弹性和表面粘度为泡沫稳定存在的主要因素。
2.2液膜的弹性当吸附有表面活性剂的液膜受到外力冲击时,膜的局部会变薄,变薄处表面积增大,表面吸附活性分子的密度较前下降,表面张力增加,引起邻近处的表面活性分子同溶液一起向变薄处迁移,使变薄的液膜得到恢复。
液膜具有变薄后恢复厚度的能力,就好像膜具有一定的弹性,液膜的这种性质称为液膜弹性,也叫自身修复作用。
液膜变薄处还可以从本体溶液中吸附表面活性剂以得到平衡。
如果表面活性剂分子从溶液中吸附的速度较从邻近处迁移的速度快,则变薄的液膜的表面张力和吸咐分子密度可恢复,但不能再变厚(无溶剂随同迁移),因此得不到稳定。
R osen 根据G ibbs 的观点,用数学式描述液膜的2002年第4期2002年12月 中 国 甜 菜 糖 业CHINA B EET &SUGAR 2002No.4Dec .2002弹性:E=4Γ2RT/h b C即液膜的弹性模量E与吸附于液膜表面的溶质过剩浓度Γ的平方成正比,与液膜的厚度h b和本体溶液的浓度C成反比。
这一公式成功地解释了液膜表面的溶质吸附密度对液膜弹性的突出贡献。
2.3 表面粘度及溶液粘度表面粘度取决于吸附于气液界面的溶质分子间的相互作用力。
作用力大则膜的表面粘度高,膜强度也高,泡沫壁上的液体迁移困难,泡沫的稳定性高。
有些极性有机物如高级脂肪醇加入泡沫体系中,能与表面活性剂产生强烈的作用,形成的液膜具有很高的表面粘度。
有些阳离子型表面活性剂和阴离子型表面活性剂构成的混合液膜,如C8H17N(CH3)3Br-C8H17S O4Na(1∶1)混合液膜,由于正、负电荷间的强烈库仑引力,也表现出极大的表面强度。
蛋白质分子或聚醚类表面活性剂由于邻近分子间的氢键作用,形成准聚合物网状结构,所形成的液膜表面粘度也很高。
如果在液膜上吸附的表面活性剂能形成液晶结构,则不仅液膜表面粘度高,而且由于内部蓄积的表面活性剂能不断地调节泡液膜内的表面活性剂浓度,使其保持最适当的量,产生的泡沫有很高的稳定性。
但是过高的表面粘度又将延缓变薄层的自身修复,使液膜变脆,液膜弹性下降。
溶液粘度大,一方面可增加液膜的表面粘度,另一方面使液膜内的液体不易排出,延缓压力差和重力引起的液膜内液体的迁移,阻止膜的变薄,延缓液膜的破裂。
不过溶液粘度仅为辅助因素,若没有表面膜形成,即使液体粘度很高,也不能形成稳定的泡沫。
2.4 电双层斥力和熵双层斥力在由离子型表面活性剂构成的泡沫体系中,随着液膜内液体的排出,带同性电荷的两个气液界面的距离越来越近,至一定程度(<0.2μm)时会发生相互排斥,阻止液膜的进一步变薄。
实验表明,在泡沫体系中加入小分子电解质(如NaCl)可以破坏由此产生的泡沫稳定性。
在非离子型表面活性剂尤其是具有亲水性侧基的聚合物表面活性剂(如聚氧乙烯)构成的泡沫体系中,随着液膜的变薄,吸附着亲水性聚合物的两个气液界面相互靠近,引起聚合物链的相互作用和聚集,因而产生一种斥力,阻止膜的变薄。
由于聚合物链的聚集导致体系熵变小,这种斥力称为熵斥力。
在侧基体积很大的高分子表面活性物质如木质素衍生物构成的泡沫中,空间位阻也能阻止液膜的变薄。
2.5 气体的扩散(渗透)在一般的泡沫中,气泡大小不一,从Laplace方程可知,两气泡间的压力差Δp=2γ[(1/R1)-(1/R2)]其中γ为溶液的表面张力,R1、R2为两气泡的有效半径。
在此压力差作用下,小气泡内的气体将通过液膜向相邻的大气泡扩散,小气泡变得越来越小,最终消失,大气泡越来越大,变得更不稳定。
由此压力差引起的气体扩散速率:q=-JAΔp其中J为液膜的渗透性,A为有效扩散面积。
可见液膜的渗透性越差、气泡大小分布越均匀、表面张力越低,则气泡越稳定,反之亦然。
液膜的渗透性随气液界面排列的表面活性物质致密程度和界面间溶液粘度的提高而下降。
3 消泡作用机理在了解了泡沫的稳定性后,不难理解消泡剂的作用机理。
因此一切能破坏使泡沫稳定存在的因素的化学试剂均可作消泡剂。
消泡剂的化学结构和性质不同,泡沫体系不同,破坏泡沫稳定性的着重点也不同。
例如,磷酸三丁酯通过降低液膜的表面粘度,增加液膜的排液速度;乙醚、异戊醇和其他低表面张力消泡剂通过铺展于液膜的界面上,使铺展处表面张力降低,液膜内的液体向高表面张力处牵引,导致膜迅速变薄;而长链脂肪酸钙破坏由十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠构成的泡沫体系,是通过钙与磺酸生成钙皂,形成了“固体”式脆性液膜。
化学消泡剂不管以何种方式破坏泡沫的稳定性,首先都必须自发进入液膜内并在界面上迅速铺展、分散,才能改变液膜的界面性能,最终导致膜的破裂。
消泡剂液滴借助低表面张力的作用在液膜表面扩展成膜的过程,称为消泡剂在液膜上的铺展。
铺展过程中体系自由能的减小称为消泡剂在液膜23 中国甜菜糖业 第4期上的铺展系数S。
消泡剂的进入是指其液滴穿过泡沫的气液界面进入液膜内的过程,该过程中体系自由能的减小称为消泡剂的进入系数E。
它们可由如下数学表达式表示:E=γF+γFD-γDS=γF-γFD2γD其中:γF为泡沫介质的表面张力;γFD为消泡剂和泡沫介质的界面张力;γD为消泡剂的表面张力。
铺展系数和进入系数为正值,表示消泡剂进入液膜和在液膜表面铺展是热力学自发过程。
因此,作为消泡剂的化学试剂应具有低于泡沫介质的表面张力和较低的界面张力。
正的进入系数还意味着泡沫介质不能在消泡剂液滴表面铺展。
这是因为泡沫介质在消泡剂表面的铺展系数:S F(D)=γD-γFD-γF将方程进行变换得:S F(D)=-(γFD+γF2γD)此公式的右边正好是消泡剂的进入系数。
硅油由于表面张力低(常温下约21mN/m),分子间作用力小,形成的液膜表面粘度低,无电双层斥力,分子链亲水性小,空间位阻小(熵斥力小),形成的液膜渗透性好,因此是理想的消泡剂。
但是它与水有很高的界面张力,而与油体系的界面张力很低,因此更适合于作非水体系的消泡剂。
近些年来各国学者积极开发的水分散性硅油消泡剂,是在聚二甲基硅氧烷分子链上接枝亲水性的聚醚分子链得到的产物,与普通硅油相比,它与水介质的界面张力低,铺展系数高,消泡性能提高许多倍。
消泡剂在泡沫体系中的不溶解性很重要。
如果低表面张力的消泡剂进入液膜后被液膜内的液体所溶解,它将起稳泡作用。
当泡沫体系中表面活性剂的浓度超过C MC后,消泡剂有可能被加溶,以致失去在表面铺展的作用,消泡效率大减。
只有当表面铺展速度大于加溶速度时,消泡剂才能表现出较好的消泡效果,但随着时间的延长,消泡剂逐渐被加溶,消泡效果相应减弱。
值得提出的是,憎水颗粒如憎水硅石和聚四氟乙烯可以大大提高消泡剂在水泡沫体系中的消泡能力。
这可能是由于加入憎水颗粒后出现了两种消泡途径:吸附和去润湿。
根据吸附机理,憎水颗粒进入气液界面后,颗粒表面吸附了泡沫体系的表面活性剂,使液膜局部的表面活性剂被消耗,产生了不稳定性,最终导致液膜的破裂。
该机理成功地解释了某些憎水颗粒的消泡效率随时间的延长而消失,含SiO2颗粒的乳化硅油不具有长效性消泡效果的现象。
如果吸附机理起作用,则要求颗粒单位比表面的吸附能力越大越好,颗粒憎水性的大小则影响不大。
在去润湿机理中,落于气液界面上的憎水颗粒使泡沫溶液自发地从颗粒两侧移走,在液膜中造成一个断裂孔,引发了液膜的破裂。
憎水颗粒在去润湿过程中不吸附泡沫体系的表面活性剂,在一瓣液膜上去润湿后不失效,能进入邻近液膜继续去润湿。
从去润湿机理可知:憎水颗粒的憎水性很重要,颗粒直径应与液膜厚度同数量级并稍大;表面活性剂溶液与憎水颗粒的接触应大于某一临界(取决于颗粒的形状和接触方向,颗粒越不规则越有利于去润湿作用的发生);憎水颗粒的表面应是流线形的,以便在去润湿时与表面活性剂溶液的接触面能很快地在整个表面上伸展开来。
总之,作为消泡剂的化学试剂必须符合如下条件:表面张力低于泡沫介质;不溶于泡沫介质;能自发进入气液界面并迅速铺展于液膜表面,并且具有化学惰性,对产品和设备无不利影响;成本合理,供货稳定;毒性小,不会造成环境污染,符合所应用领域的各种规定。
4 消泡剂的复合所谓复合消泡剂就是根据消泡作用机理把几种具有消泡作用的并有协同效果的物质有机地结合在一起的消泡剂。
复合消泡剂不应该是几种具有消泡作用的物质的简单集合,而应该是在某一特定体系中综合提高消泡效能的产品。
