泡沫的應(yīng)用及消泡劑

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1、泡沫的應(yīng)用及消泡劑泡沫是一種氣體在液體中的分散體系，氣體成為許多氣泡被連續(xù)相的液體分隔開來，氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。（一）泡沫的形成與結(jié)構(gòu)泡沫是泡的聚集物，是一個復(fù)雜的分散體系，由于氣體與液體的密度相差很大，故在液體中的氣泡會很快上升至液面，形成以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的泡沫，因重力作用，液面上形成的泡沫逐漸分為兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)：下面部分的氣泡呈球狀，分隔液體之量較多，上面部分的氣泡為多面體狀，分隔液體之量越到頂部越少，而且氣泡越大。氣泡中各個氣泡相交處（一般是三個氣泡相交，此為最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)），液膜中交界處的壓力小于其他各處的壓力，液體會自動從交界處流向其他位置，這就是

2、泡沫的排液過程之一，另一種排液過程是液體因重力而下流，使膜變薄，但這僅是液膜較厚時才比較顯著。液膜薄到一定程度，則導(dǎo)致膜的破裂、泡沫破壞。純液體不能形成穩(wěn)定的泡沫，如純凈的水、乙醇、苯等，能形成穩(wěn)定泡沫的液體，至少必須有兩個以上組分，表面活性劑溶液、蛋白質(zhì)以及其他一些水溶性高分子溶液等容易產(chǎn)生穩(wěn)定、持久的泡沫，起泡溶液不僅限于水溶液，非水溶液也常會產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫。表面活性劑生成泡沫的能力和其他一些性能（如潤濕、洗滌性能）并無一定關(guān)系，起泡能力強的洗滌劑，未必去污能力就強，如一般非離子表面活性劑的起泡性能遠(yuǎn)不如普通肥皂，但其洗滌性能卻比肥皂好，因此不能簡單地以起泡能力作為表面活

3、性劑好壞的唯一標(biāo)志。起泡性好的物質(zhì)稱為起泡劑，一般肥皂、洗衣粉中的表面活性劑（烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉等）均是起泡劑，但應(yīng)注意，起泡性只是在一定條件下（攪拌、鼓氣等）具有良好的起泡能力，形成的泡沫不一定持久。為了提高泡沫的持久性，常在表面活性劑配方中加入一些輔助表面活性劑，如在十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中加入十二酰二乙醇胺，則可得到持久性良好的泡沫。十二烷基二甲基胺的氧化物也是增加泡沫穩(wěn)定、持久性的一種添加劑，其效率甚至超過十二酰二乙醇胺。此類增加泡沫穩(wěn)定性的表面活性物質(zhì)，稱為穩(wěn)泡劑。（二）泡沫的穩(wěn)定性泡沫的穩(wěn)定性應(yīng)與起泡力加以區(qū)別，起泡力是指泡沫形成的難易程度和生成泡

4、沫量的多少，而穩(wěn)定性則指生成泡沫的持久性——消泡之難易。這就是說，泡沫的穩(wěn)定性就是指泡沫存在“壽命”的長短，當(dāng)然，就其本質(zhì)而言，泡沫是一熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系，不可能是穩(wěn)定的，泡沫的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，是由于破泡之后體系的液體總表面積大為減少，從而體系能量（自由能）降低甚多的原因。泡沫破壞的過程，主要是隔開液體的液膜由厚變薄，直至破裂的過程，因此，泡沫的穩(wěn)定性主要決定于排液的快慢和液膜的強度。影響泡沫穩(wěn)定性的主要原因，亦即影響液膜厚度和表面膜強度的因素，比較復(fù)雜。1．表面張力泡沫形成時，伴隨液體表面積增加，體系的能量也相應(yīng)增加，泡沫破壞時，細(xì)細(xì)的能量也相應(yīng)下降若液體的表面張力較低，

5、在泡沫形成時體系能量增加相對較少，而泡沫破壞時體系能量下降也較少。于是往往容易以液體的表面張力為影響泡沫形成及其穩(wěn)定性的一個因素。但是單純的表面張力這一因素并不能充分說明泡沫的穩(wěn)定性，如果說，水的因其表面張力高而不易形成泡沫，那么一些純有機液體，如乙醇、庚烷、苯及四氯化碳等，它們的表面張力比純水低很多，而與肥皂水溶液相近，為何不易形成泡沫，可見，必須進行具體分析。自能量觀點考慮，低表面張力對于泡沫的形成較為有利，因為生成一定總表面積的泡沫時，可以少做功。但是不能保證生成的泡沫有良好的穩(wěn)定性，只有當(dāng)溶液表面能形成具有一定強度的表面膜時，低表面張力才有助于泡沫的穩(wěn)定，因為對于形成

6、表面膜的體系，當(dāng)表面張力低時，泡沫液面的交界處與平面膜的壓差小，從而排液速度減慢，液膜變薄也較慢，有利于泡沫的穩(wěn)定。很多實驗結(jié)果說明，液體的表面張力不是泡沫穩(wěn)定性的決定因素，除上述純液體的情況說明此點外，許多水溶液的實際情形也是如此，如丁醇等烷基醇類的水溶液的表面張力比一般表面活性劑水溶液（如十二烷基硫酸鈉水溶液）低，但后者的起泡性及泡沫穩(wěn)定性卻優(yōu)于前者。非離子表面活性劑水溶液的表面張力一般皆低于離子型表面活性劑，但其起泡性及泡沫穩(wěn)定性常低于離子表面活性劑。一些蛋白質(zhì)水溶液的表面張力比表面活性劑水溶液高，但卻有較高的泡沫穩(wěn)定性。2．表面粘度決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素為液膜的強度

7、，而液膜強度中的一個主要性質(zhì)是實驗中可測得的表面粘度。從實驗數(shù)據(jù)中可以看出，表面粘度較大的溶液所生成泡沫的壽命也較長，十二烷基硫酸鈉樣品不純，含有相當(dāng)量的十二醇，其水溶液具有高表面粘度和高泡沫壽命，從實驗數(shù)據(jù)中也可看出，溶液的表面張力與泡沫的穩(wěn)定性并無確定的關(guān)系。實驗數(shù)據(jù)表明，表面吸附膜的強度越大，則表面粘度越大，泡沫壽命越長，表面膜的強度與表面吸附分子間的相互作用有關(guān)，相互作用大者強度亦大。一般蛋白質(zhì)分子較大，分子間作用較強（特別是分子間可有大量氫鍵形成，相互作用更為強烈），故其水溶液所形成的泡沫穩(wěn)定