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消泡剂知识介绍(6)——消泡剂的消抑泡性能的评价(密度法)及其他方法

(2015-2-15)   Hits:841

密度法也是进行消泡剂消抑泡性能评价的常用方法之一。用密度法进行消泡剂性能的评价在钻井液、涂料甚至造纸等行业得到广泛应用。

一、 密度法评价消泡剂消抑泡性能的原理

同样重量的体系中若有泡沫,体系的体积增大,密度降低。在产生泡沫的体系中加入消泡剂,则泡沫会得到某种程度的消除,体系的体积减少,密度增加。若在同样的体系中加入不同的消泡剂,体系体积减少的程度不同,密度增加的程度也不同。通过对密度恢复程度的测试,可以观察不同消泡剂在该体系中的消泡抑泡能力的优劣。

二、 密度法评价消泡剂消抑泡性能的要素

1 、基准体系的配制:一般来说,使用密度法评价消泡剂性能的体系粘度较高,较稠厚,透明性较差或不透明,使用振动法和鼓泡法评价有一定的难度或观察不方便。在进行消泡剂性能评价时基准体系的配制十分重要,尤其是要进行多个消泡剂对比筛选时,基准体系一定要配制准确,前后对比时所用的体系要一致。否则对比的数据可能不够准确。

2 、产生泡沫仪器及实验参数的选择:稠厚液体通过振荡和鼓泡也能产生泡沫,但比较而言泡沫的产生比较困难,且泡沫大小和均匀度也较难控制。一般来说,大泡较小泡容易破灭,这对消泡剂消除小泡能力的判断也不利。通常像钻井液、涂料等都通过高速搅拌来产生泡沫。要想实验数据准确,实现高速搅拌的搅拌器就要有一定的精度和可靠性:第一:搅拌器能产生所要求的高速搅拌速度;第二:在实验所要求的高速下,速度是稳定的,而不是忽高忽低的;第三:可以反复多次达到同样稳定的高速。这对设备的要求是比较高的。

3 、测试容器的选择:测试容器的选择很重要,容器选定后,实验用体系量也就大致定下来了,两者要相互对应,其原则是要保证测试的精度能达到要求。

4 、消泡剂加入量的选择:密度法评价消泡剂性能,其消泡剂加入量大多参考实际生产中的用量,或者根据实际成本的允许程度定一个消泡剂加入量范围,从而选定一个试验加入量。当然,对于陌生的体系或陌生的消泡剂,也可以先取一个加入量进行对比筛选,在实验的过程中通过变换加入量的大小来发现最佳的消泡剂加入量。其消泡剂最佳加入量的判断标准与振荡法、鼓泡法相同,在此不再赘述。

5 、测量方法和计算方法的选择:从测量方法上来说,有些是测量体积的变化,有些是测量密度的变化;从计算方法和评价指标来说,有些直接用加入不同消泡剂所对应的体系体积来观察表征消泡剂的消抑泡能力,有些通过体积计算密度恢复率来表征消泡剂的消抑泡能力,有些则直接通过测量的密度值计算密度恢复率表征消泡剂的消抑泡能力。

三、密度法评价消泡剂性能的一般做法

1 、清洗将要进行消泡剂性能对比的容器。

2 、配制待进行消泡剂性能对比的基准体系。有些基准体系配制好后,还需要在一定的温度条件下进行养护(如钻井液等)

3 、将定量的基准体系加入容器,再加入相应的表面活性剂,高速搅拌一定时间,倒入量筒或其他容器中,静置一定时间(一般 10 分钟),测量体积或密度。

4 、将定量的基准体系加入容器,再加入相应的表面活性剂,高速搅拌一定时间,再立即加入一定量的消泡剂,继续搅拌一定时间,倒入量筒或其他容器中,静置一定时间(一般 10 分钟),测量体积或密度。

5 、若有多个消泡剂进行筛选对比,重复以上过程,得出不同消泡剂的数据。

6 、进行数据整理或计算密度恢复率。

7 、通过对不同消泡剂数据的对比观察,得出不同消泡剂在该体系中的消抑泡能力的优劣。

注:密度法得到的数据(如密度恢复率等),既反映了消泡剂的消泡能力,也反应了消泡剂在该体系中的抑泡能力。通过对某一消泡剂反复的测试其密度恢复率(同一实验静置无泡后再重新搅拌测试),也可以获得该消泡剂在此体系中的消抑泡持久性。

四、密度法评价消泡剂消抑泡性能的优缺点

密度法评价消泡剂消抑泡性能主要有下面优点:

对于粘度较大、较稠厚、不透明的体系,密度法评价消泡剂的消抑泡能力比其他方法有不可替代的优势。粘度较大、较稠厚的体系,振荡法难以振荡出较丰富的泡沫,鼓泡法虽可鼓出泡沫,一是鼓出的泡沫相对较大,二是泡沫从液面下部逸出比较慢,三是泡沫状况不好观察。而密度法通过测密度来表征泡沫产生及消除情况,避免了以上测量和观察的不便。

密度法评价消泡剂消抑泡性能的主要缺点是对配制基准体系和搅拌设备的要求较高。

五、其他评价消泡剂消抑泡性能的方法

评价消泡剂消抑泡性能的方法较多,理论上只要能产生泡沫,且可以观察出不同消泡剂对泡沫体系的不同影响的任何方法,都可以作为消泡剂消抑泡性能的评价方法。下面再介绍一种较常用的方法——液流冲击法。

液流冲击法评价消泡剂消抑泡性能的原理与鼓泡法有类似之处,不同的是鼓泡法通过鼓气产生泡沫,液流冲击法通过液流冲击产生泡沫。另外,液流冲击法用于冲击的液流和产生泡沫的液体属于同一循环体系。

液流冲击法一般的做法是:先给容器内加入一定量的发泡体系,并在一定温度下平衡,然后开启循环泵,调整冲击液流流量,记录从开始冲击到泡沫达到一定体积的时间,此为空白抑泡时间。然后加入一定量的消泡剂,记录从开始加入到泡沫消完或泡沫消除到一定体积(或高度)的时间,作为消泡时间。然后重新开启循环泵,记录从开始冲击到泡沫达到一定体积的时间,或者记录一定时间泡沫到达的体积,作为抑泡时间或一定时间的抑泡体积,作为消泡剂在给定体系中的抑泡效果。不同的消泡剂在给定的体系中消泡时间和抑泡效果表现不同,从而根据其数据可以判断消泡剂在该体系消抑泡性能的优劣。

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