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消泡剂知识介绍(3)——消泡剂的消抑泡机理

(2015-2-15)   Hits:866

消除泡沫可以采用物理方法或化学方法。所谓物理法,主要是改变泡沫产生条件,如提高温度温度使体系粘度降低,表面弹性减少,加快液体蒸发等导致泡沫破灭;还有减压、机械搅拌、过滤、高速离心及超声等使泡沫消失,在此处不再赘述。化学法是最常用的方法,其基本做法就是用化学药剂——消泡剂来消除泡沫的稳定因素。下面重点介绍一下消泡剂的消泡和抑泡机理。

当消泡剂液滴进入液膜内,该液滴变成液膜的一部分,液膜面扩大,随着消泡剂的进一步扩张,消泡剂液滴进入的最初部分液膜变薄,最终破裂。假设消泡剂浸入和扩张时界面自由能的减少分别为 E( 侵入系数 ) S (扩张系数),则:

1、 浸入系数

E= γ F + γ FA - γ A

式中 E: 浸入系数;

γ :为表面或界面张力,下标 F 表示流体,下标 A 表示消泡剂。

E 0 ,消泡剂能浸入液膜内; E 0 ,消泡剂不能浸入液膜中,起不到消泡作用。

2、 扩展系数

S= γ F - γ FA - γ A

式中 S: 扩展系数;

γ :为表面或界面张力,下标 F 表示流体,下标 A 表示消泡剂。

S 0 ,消泡剂能在液膜内扩展; S 0 ,消泡剂不能在液膜内扩展,起不到消泡作用。

3、 罗斯假说及消泡机理

在溶液中,溶解状态的溶质是稳泡剂;不溶解状态的溶质,当浸入系数和扩展系数均为正值时,是消泡剂。

罗斯认为:如图 1 所示,图右边消泡剂的分子团小滴一接触泡膜,因为 E > 0 先浸入; S > 0 则在泡膜上扩展;接着泡膜局部变薄而断裂,从而导致气泡合并或破灭。而图左边当浸入系数 S 和扩展系数 E 均为负值时,小滴既不浸入也不扩展;当浸入系数 E 为正值,扩展系数 S 为负值时,小滴呈棱镜状,可浸入,但不扩展;只有二者均为正值时,才可能是消泡剂,如图 1 右边。图中双线部分表示泡膜。

4、 抑泡机理

抑泡的机理是破坏泡沫形成的条件。

抑泡作用的机理有两种:

一是抑泡剂首先被泡膜吸附,排挤或消除起泡剂的吸附层。由于抑泡剂的铺展性能,且内聚力小,所以抑制了泡沫的形成。

二是抑泡剂取代泡膜中的起泡剂,形成缺乏弹性的泡膜,在气体压力下易于破坏,致使泡沫不能形成。

附:泡沫形成的条件

(1) 降低表面能力使气体易在液体中分散;

(2) 具有稳定的泡沫膜,膜的弹性会耐气泡的压力,一般在液膜表面吸附 了表面活性剂的双分子层,液膜的弹性可以抑制液膜局部减少或抵制液膜的伸展压力,在液膜伸展或液膜减薄过程中能产生反伸展或反减薄的力,这些都是吸附了双分子层的表面活性剂的后果;
(3)
为防止液膜间液体的流失,要有一定的粘度.它能阻止气泡的并合,另外,液膜表面最好有较高的动电层电位,能抑止气泡的并合。

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