泡沫的应用及消泡剂

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1、泡沫的应用及消泡剂泡沫是一种气体在液体中的分散体系，气体成为许多气泡被连续相的液体分隔开来，气体是分散相，液体是分散介质。（一）泡沫的形成与结构泡沫是泡的聚集物，是一个复杂的分散体系，由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡会很快上升至液面，形成以少量液体构成的液膜隔开气体的泡沫，因重力作用，液面上形成的泡沫逐渐分为两种结构形态：下面部分的气泡呈球状，分隔液体之量较多，上面部分的气泡为多面体状，分隔液体之量越到顶部越少，而且气泡越大。气泡中各个气泡相交处（一般是三个气泡相交，此为最稳定的结构），液膜中交界处的压力小于其他各处的压力，液体会自动从交界处流向其他位置，这就是

2、泡沫的排液过程之一，另一种排液过程是液体因重力而下流，使膜变薄，但这仅是液膜较厚时才比较显著。液膜薄到一定程度，则导致膜的破裂、泡沫破坏。纯液体不能形成稳定的泡沫，如纯净的水、乙醇、苯等，能形成稳定泡沫的液体，至少必须有两个以上组分，表面活性剂溶液、蛋白质以及其他一些水溶性高分子溶液等容易产生稳定、持久的泡沫，起泡溶液不仅限于水溶液，非水溶液也常会产生稳定的泡沫。表面活性剂生成泡沫的能力和其他一些性能（如润湿、洗涤性能）并无一定关系，起泡能力强的洗涤剂，未必去污能力就强，如一般非离子表面活性剂的起泡性能远不如普通肥皂，但其洗涤性能却比肥皂好，因此不能简单地以起泡能力作为表面活

3、性剂好坏的唯一标志。起泡性好的物质称为起泡剂，一般肥皂、洗衣粉中的表面活性剂（烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠等）均是起泡剂，但应注意，起泡性只是在一定条件下（搅拌、鼓气等）具有良好的起泡能力，形成的泡沫不一定持久。为了提高泡沫的持久性，常在表面活性剂配方中加入一些辅助表面活性剂，如在十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠中加入十二酰二乙醇胺，则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稳定、持久性的一种添加剂，其效率甚至超过十二酰二乙醇胺。此类增加泡沫稳定性的表面活性物质，称为稳泡剂。（二）泡沫的稳定性泡沫的稳定性应与起泡力加以区别，起泡力是指泡沫形成的难易程度和生成泡

4、沫量的多少，而稳定性则指生成泡沫的持久性——消泡之难易。这就是说，泡沫的稳定性就是指泡沫存在“寿命”的长短，当然，就其本质而言，泡沫是一热力学上的不稳定体系，不可能是稳定的，泡沫的热力学不稳定性，是由于破泡之后体系的液体总表面积大为减少，从而体系能量（自由能）降低甚多的原因。泡沫破坏的过程，主要是隔开液体的液膜由厚变薄，直至破裂的过程，因此，泡沫的稳定性主要决定于排液的快慢和液膜的强度。影响泡沫稳定性的主要原因，亦即影响液膜厚度和表面膜强度的因素，比较复杂。1．表面张力泡沫形成时，伴随液体表面积增加，体系的能量也相应增加，泡沫破坏时，细细的能量也相应下降若液体的表面张力较低，

5、在泡沫形成时体系能量增加相对较少，而泡沫破坏时体系能量下降也较少。于是往往容易以液体的表面张力为影响泡沫形成及其稳定性的一个因素。但是单纯的表面张力这一因素并不能充分说明泡沫的稳定性，如果说，水的因其表面张力高而不易形成泡沫，那么一些纯有机液体，如乙醇、庚烷、苯及四氯化碳等，它们的表面张力比纯水低很多，而与肥皂水溶液相近，为何不易形成泡沫，可见，必须进行具体分析。自能量观点考虑，低表面张力对于泡沫的形成较为有利，因为生成一定总表面积的泡沫时，可以少做功。但是不能保证生成的泡沫有良好的稳定性，只有当溶液表面能形成具有一定强度的表面膜时，低表面张力才有助于泡沫的稳定，因为对于形成

6、表面膜的体系，当表面张力低时，泡沫液面的交界处与平面膜的压差小，从而排液速度减慢，液膜变薄也较慢，有利于泡沫的稳定。很多实验结果说明，液体的表面张力不是泡沫稳定性的决定因素，除上述纯液体的情况说明此点外，许多水溶液的实际情形也是如此，如丁醇等烷基醇类的水溶液的表面张力比一般表面活性剂水溶液（如十二烷基硫酸钠水溶液）低，但后者的起泡性及泡沫稳定性却优于前者。非离子表面活性剂水溶液的表面张力一般皆低于离子型表面活性剂，但其起泡性及泡沫稳定性常低于离子表面活性剂。一些蛋白质水溶液的表面张力比表面活性剂水溶液高，但却有较高的泡沫稳定性。2．表面粘度决定泡沫稳定性的关键因素为液膜的强度

7、，而液膜强度中的一个主要性质是实验中可测得的表面粘度。从实验数据中可以看出，表面粘度较大的溶液所生成泡沫的寿命也较长，十二烷基硫酸钠样品不纯，含有相当量的十二醇，其水溶液具有高表面粘度和高泡沫寿命，从实验数据中也可看出，溶液的表面张力与泡沫的稳定性并无确定的关系。实验数据表明，表面吸附膜的强度越大，则表面粘度越大，泡沫寿命越长，表面膜的强度与表面吸附分子间的相互作用有关，相互作用大者强度亦大。一般蛋白质分子较大，分子间作用较强（特别是分子间可有大量氢键形成，相互作用更为强烈），故其水溶液所形成的泡沫稳定