一、消泡剂的作用机理 为了弄清消泡剂如何发挥作用,为了合理、有效地使用消泡剂,需要了解消泡剂的作用机制及一般性质。 泡沫本来是极不稳定的,只因助泡剂的稳泡作用才难以破灭。人们研究消泡剂抵消助泡剂的稳泡作用的机理是近几十年的事。下面分别介绍在消泡剂发展历史上有重要地位的罗氏假说以及其它几种消泡剂的作用机理。 美国胶体化学家罗斯(Ross,S.),四十年代初就开始研究泡沫问题,对添加了各种表面活性剂的起泡体系,进行试验和观察,寻找消泡剂在起泡液中溶解性与消泡效力的对应关系。罗斯提出一种假说:在溶液中,溶解状态的溶质是稳泡剂;不溶状态的溶质,当浸入系数与铺展系数均为正值时即是消泡剂。 罗斯认为,消泡剂的分子团,即一小滴,一接触泡沫,首先便是浸入,之后在泡沫上扩展,局部变薄而破裂。当浸入系数和铺展系数均为负值时,小滴既不浸入也不扩展;当浸入系数大于零,铺展系数为负数时小滴成棱镜状,不铺展;只有二者均为正值时才可能是消泡剂,这种假说为消泡剂作用机理奠定了基础。 (2)与稳泡因素有关的几种消泡机理 a、消泡剂可使泡沫液局部表面张力降低,因而导致泡沫破灭 希勒(Shearer,L.T)和艾克斯(Akers,W.W.)在油体系中研究聚硅氧烷油的消泡过程。他们对泡沫体系以1/1000秒的速度连续拍照,照片放大100倍 由图可以看出,硅油微粒到达泡沫表面使泡沫破灭,气泡合并,气液迅速分离。研究发现:低浓度的,学会粉煤灰加气块生产厂家 。表面张力比起泡液低的物质,如果与起泡液成为均相,则促进起泡;如果呈饱和状态,而且被均匀分散在起泡液中,就可能有消泡作用。附着了消泡剂小滴的泡沫能够迅速破灭,与局部降低表面张力有关。 日本高野信之提出类似的观点:在起泡液中分散的消泡剂颗粒,随着泡沫液变薄,露到表面,因消泡剂表面张力比泡沫液低,该处受到周围的拉伸、牵引。不断变薄,最后破灭。 日本高野信之提出类似的观点:在起泡液中分散的消泡剂颗粒,随着泡沫液变薄,露到表面,因消泡剂表面张力比泡沫液低,该处受到周围的拉伸、牵引。不断变薄,最后破灭。 把高级醇或植物油洒在泡沫上,当其附着到泡沫上,即溶入泡沫液,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,表面张力降低只限于局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有发生变化。表面张力降低的部分,被强烈地向四周牵引、延展,最后破裂。 b、消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭 稳泡因素中谈到,因泡膜表面吸附表面活性剂,具有“吉布斯弹性”,当受到外部压力时有自愈作用。 消泡剂能破坏泡膜的这种弹性。离子型表面活性剂水溶液产生的泡沫,是因为表面活性剂定向排列形成双电层,借助排斥作用阻碍泡沫合并而使泡沫稳定。这种性质的泡沫,只需向体系中加入一种离子电荷相反的表面活性剂,甚至本身也是助泡剂,就可降低泡沫稳定性。这是因为两种表面活性剂彼此干扰,妨碍在气液界面上定向排列,破坏了膜弹性,因而产生消泡作用。 C、消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭 泡沫液厚泡沫弹性好,自愈效应强;泡膜排液速率反映泡沫的稳定性。起泡体系的粘度越高,排液速度越低,如蛋白质溶液,肽链之间能够形成氢键;有些表面活性剂能与水分子形成氢键,能减少泡沫中的排液,起到稳泡作用。 加入不产生氢键的表面活性剂,取代产生氢键的表面活性剂,就可以使排液加快。 还有另一方面的因素对排液速率有影响。即表面活性剂吸附层与泡膜上两吸附层当中的泡膜液之间亲和力的强弱。表面活性剂与泡膜液亲和性强,泡膜液随吸附层迁移,泡沫就稳定;亲和力弱,泡膜液不随吸附层迁移,泡沫也就不稳定。表面活性剂的HLB值反映这种亲和性,高HLB的表面活性剂,亲水性强,易于使吸附层之间的水随着迁移,是稳泡剂;低HLB值的表面活性剂,亲水性弱,不易使吸附层之间的水随着迁移,往往是消泡剂。亲水性弱的低HLB值的表面活性剂取代了亲水性强的高HLB值的表面活性剂,能使泡膜吸附层之间的水不随吸附层迁移,从而促进泡膜排液,起到消泡作用. 二、常用消泡剂的种类和性能 选择消泡剂要符合以下几点: 1、在起泡液中不溶或难溶 为破灭泡沫,消泡剂应该在泡膜上浓缩、集中。对破泡剂的情况,应在瞬间浓缩、集中,对于抑泡的情况应经常保持在这种状态。所以消泡剂在起泡液中是过饱和状态,只有不溶或难溶才易于达到过饱和状态。不溶或难溶,才易于聚集在气液界面,才易于浓缩在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。用于水体系的消泡剂,活性成分的分子,须为强疏水弱亲水,HLB值在1.53范围,作用才最好。 2、表面张力低于起泡液 只有消泡剂分子间作用力小,表面张力低于起泡液,消泡剂微粒才能够在泡膜上浸入及扩展。值得注意的是,起泡液的表面张力并非溶液的表面张力,而是助泡溶液的表面张力。 3、与起泡液有一定程度的亲和性 由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争,所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快,消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,会溶解;过疏又难于分散。只有亲疏适宜,效力才会好。 4、与起泡液不发生化学反应 消泡剂与起泡液发生反应,一方面消泡剂会丧失作用,另一方面可能产生有害物质,影响微生物的生长。 5、挥发性小,作用时间长 (责任编辑:admin) |