第3章 表面活性剂的功能与应用 起泡和消泡作用.ppt

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1、第三章表面活性剂的起泡和消泡一泡沫的形成泡沫是指气体分散在液体中的一种分散体系。气体是分散相，液体是分散介质。泡沫有两种类型：(1)稀泡沫气体分子以小的球形均匀分布在较粘稠的液体中。气泡周围的液膜较厚，且彼此之间相距较远。每个单独存在的气泡都呈圆球形。(2)浓泡沫（多面体泡沫）气体占的体积分数远大于液体，液体的黏度较小，气泡很容易上升到液体表面，泡沫相互聚集，气泡之间被很薄的液膜隔开，形成一个网状结构。在表面张力和重力的共同影响下，气泡之间的隔膜变薄，而气泡的形状大小各异。二泡沫的性质气/液接触（气体是分散相，液体是分散介质，连续相）发泡速度高于破泡速度在水中加入少量的表面活性剂并充气

2、即可得到稳定的泡沫。三泡沫形成条件泡沫是气体分散在液体中粗分散体系，热力学不稳定状态，泡沫会自动破坏。（1）泡沫液膜的排液---机制1液膜看作毛细管，液体从膜中排出的速度∝膜厚4，随着排液的进行，液膜厚度减少，排液速度急剧减慢。排液的主要原因：①重力排液存在密度差，液膜在重力作用下向下排液使液膜减薄，重力排液仅在液膜较厚时起主要作用。②表面张力排液四泡沫的破坏机制表面张力排液B处液体压力＞A处，液体会从B处向A处排，使气泡间膜变薄而破裂；膜的夹角是120°时，A和B之间的压差最小，因此，多边形泡沫结构中多是六边形的。Plateau边界Laplace公式当液膜不破裂时，泡沫还会因气体的扩散而

3、破坏。―小气泡内的压力>大气泡内的压力，气泡通过液膜向大气泡排气。小气泡变小、消失。―液面上的气泡会通过液膜直接向大气排气。气泡破灭。气泡内气体的扩散---机制二Laplace公式①起泡性泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少。②稳泡性生成泡沫的持久性、消泡的难易，即泡沫的寿命五表面活性剂的泡沫性能起泡力的表征：表面活性剂降低水的表面张力的能力，降低表面张力的能力越强,起泡力越强。加压通气或搅拌等方式对体系做功：W外=△E=γA△E—泡沫产生前后体系的能量差W外一定，γ越低，A越大，起泡越容易。（1）表面活性剂的起泡力阴离子表面活性剂羧酸盐硫酸盐磺酸盐琥珀酸单酯磺酸钠常用起泡剂脂肪酸盐邻苯二

4、甲酸单脂肪醇酯钠盐脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠烷基硫酸盐烷基硫酸乙醇胺盐脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠烷基磺酸盐烷基苯磺酸盐脂肪醇聚氧乙烯醚单琥珀酰胺磺酸二钠脂肪醇聚氧乙烯醚琥珀酸单酯铵盐磺酸钠N-脂肪酰基乙醇胺琥珀酸单酯磺酸二钠脂肪酰胺琥珀酸单酯磺酸二钠稳泡性：泡沫的持久性或泡沫寿命的长短，这与液膜的性质密切相关。(2)表面活性剂的稳泡性（1）表面张力（2）表面张力的自修复作用（3）气体的透过性（4）界面膜的性质①表面黏度②界面膜的弹性（5）表面电荷（6）表面活性剂的分子结构（7）其他六影响泡沫稳定性的因素（1）表面张力降低液体的表面张力，有利于生成泡沫。在当界面膜有一定的强度，能形成多面体泡沫时，低

5、表面张力有助于泡沫的稳定。γ不是泡沫稳定的决定因素。—丁醇水溶液的γ<十二烷基硫酸钠水溶液的γ（起泡性更好）—一些蛋白质、明胶水溶液的γ(稳泡性好）>表面活性剂水溶液的γ表面张力的修复作用：在泡沫受到外力冲击时，有使液膜厚度和强度恢复的作用。Gibbs弹性。―外界冲击(震动、尘埃碰撞、气流冲击）及液膜受重力排液时，液膜局部变薄、面积增大、表面吸附分子浓度降低，表面张力增大；―局部表面张力梯度的形成。对于泡沫的稳定性来说，表面活性剂使液膜具有Gibbs弹性与自修复作用比降低表面张力更重要。（2）表面张力的自修复作用表面活性剂向变形处迁移的方式：①自低表面张力区迁移之高表面张力区。②溶液中的表

6、面活性剂分子吸附至表面，恢复表面分子的密度，使受到冲击的液膜表面张力恢复到原来值。虽然γ恢复到原来值，但液膜厚度不能恢复，泡沫稳定性较差，如一般的醇类水溶液。气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关。表面吸附分子排列越紧密，表面粘度越高，气体透过性越差，泡沫稳定性越好。如在十二烷基硫酸钠溶液中加入月桂醇(3)气体的透过性决定泡沫稳定性的关键因素是液膜的表面粘度和弹性。①表面粘度液膜的强度主要取决于表面吸附膜的坚固性，而坚固性通常用表面粘度来度量。表面粘度通常由表面活性分子在表面上所构成的单分子层产生。凡是表面粘度较高的体系，所形成泡沫的寿命也较长。如表面活性不高的蛋白质和明胶溶液。液体

7、内部粘度的增加也有利于泡沫的稳定，但仅是辅助影响因素。（4）界面膜的性质稳定作用顺序：-N-极性取代酰胺>未取代酰胺>硫酰醚>甘油醚>伯醇-带有C10疏水基的烷基硫酸盐和烷基季铵盐泡沫寿命长-蛋白质分子大，泡沫寿命长-疏水基分支较多的表面活性剂所形成泡沫稳定性差。不饱和烯烃硫酸酯盐水溶液泡沫稳定性差；直链十二酸钾、十二烷基硫酸钠水溶液泡沫稳定性好。表面粘度并不是越高越好，还需要考虑界面膜弹性。-十六醇形成的泡沫液