最新胶体与界面化学1表面活性剂的起泡和消泡作用解析教学讲义ppt.ppt

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1、2011胶体与界面化学1表面活性剂的起泡和消泡作用解析第一节　泡沫简介泡沫是指气体分散在液体中的分散体系，气体是分散相，液体是分散介质。气泡被连续相的液体隔开来。泡沫有两种聚集态，（1）气体以小的球型均匀分散在较粘稠的液体中，气泡间的相互作用力弱，这种泡沫被称为稀泡，由于外观类似乳状液，有时甚至称这种稀泡为“气体乳状液“2021/8/52（2）浓泡。浓泡的泡沫是密集的，气泡间只被极薄的—层液膜所隔开，是结构为多面体气泡的堆积。浓泡才是真正的泡沫。一、泡沫的分类泡沫的分类方法有以下三种：1．按泡沫的寿命分类可分为寿命

2、为几秒的“短暂泡沫”和在无干扰条件下能维持几天不破的“持久性泡沫”。2021/8/53但水中表面活性剂的存在不仅使发泡变得容易而且使发泡速度超过破泡速度，从而得到稳定的泡沫。2021/8/572021/8/58三、泡沫的破坏机制泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系体系存在着巨大的气—液界面，是热力学上的不稳定体系。造成泡沫破坏的主要原因是（1）液膜的排液减薄；（2）泡内气体的扩散。2021/8/59１.泡沫液膜的排液减薄（1）.重力排液气泡间的液膜，由于液相密度远大于气相的密度，因此在地心引力作用下就会产生向下的排液

3、现象，使液膜减薄。（２）.表面张力排液由于泡沫是由多面体气泡的堆积而成．在泡沫中气泡交界处就形成了如图7—3中的形状称之为Plateau边界(也称为Gibbs三角)。2021/8/5102021/8/511B处为两气泡的交界处形成的气—液界面相对比较平坦可近似看成平液面而A处为三气泡交界处，液面为凹液面，从弯曲液面的附加压力来考虑，所以B处液体的压力应大于A处液体内部的压力，因此液体从压力大的B处向压力小的A处排液，使B处的液膜排液减薄。2021/8/5122.气泡内气体的扩散因为形成泡沫的气泡的大小不一样，根据Y

4、oung-Laplace公式附加压力与曲率半径成反比，小气泡内的压力大于大气泡内的压力，因此（1）小泡会通过液膜向大泡里排气，使小气泡变小以至于消失，大泡变大且会使液膜更加变薄，最后破裂。（２）液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气，最后气泡破灭。？？？2021/8/513第二节表面活性剂的起泡和稳泡作用有SAA的水溶液形成泡沫的机理2021/8/514这种带有表面活性剂的双分子层水膜厚度具有光的波长等级(数百纳米)，因此的气泡在太阳光可以看到七色光谱带。SAA会以疏水的碳氢链伸入气泡的气相中

5、，而亲水的极性头伸入水中。此时形成的是由表面活性吸附在气—水界面上形成单分子膜产生的气泡，当气泡上升露出水面与空气接触时，表面活性剂就吸附在液面两侧形成双分子膜.2021/8/515一、表面活性剂的起泡能力前已述及，泡沫的产生是将气体分散于液体中形成气--液的粗分散体，在泡沫形成的过程中，气—液界面会急剧地增加，因此体系的能量增加，这就需要在泡沫形成的过程中，外界对体系作功，如通气时加压或搅拌等方式。2021/8/516当外界对体系作功时，体系因产生泡沫使体系的能量增加，其增加值为液体表面张力γ与体系增加的气—液界

6、面的面积A的乘积(γ×A)应等于外界对体系所作的功。若液体的表面张力γ越低，则气--液界面的面积A就越大，泡沫的体积也就越大，说明此液体很容易起泡。表面活性剂就具有明显地降低水的表面张力的能力，因此表面活性剂具有很强的起泡能力（性）。2021/8/517二、表面活性剂的稳泡能力SAA的稳泡能力是指在表面活性剂水溶液产生泡沫之后，SAA使泡沫持久不灭，或增加泡沫“寿命”的能力。这与SAA在液膜的性质有密切的关系。三、影响表面活性剂稳泡能力的因素1．界面张力2021/8/518低表（界）面张力有利于泡沫的形成，同时也有

7、利于泡沫的稳定，因为当形成多面体的泡沫时，会产生表面张力排液的作用。若液膜的表面张力低，在Plateu边界和平面膜间的压差就会小，液膜排液减薄的速度就慢，此时低表张力才有利于泡沫的稳定。2021/8/519但是，表面张力的大小并非决定因素，例如乙醇的表面张力在20C0时为2.4mN·m-1。由于其表面张力低，所以在外界条件作用下乙醇易于产生泡沫，但泡沫很不稳定破灭很快。而表面活性不太高的蛋白质、明胶等虽然产生泡沫不如乙醇那么容易，但泡沫一旦形成却很稳定。2021/8/5202．界面膜的性质界面液膜能否保持恒定要得到

8、稳定的关键，影响界面膜性质的关键因素是液膜的表面粘度与弹性(1)表面粘度表面粘度是指液体表面分子层内的粘度。表面活性不高的蛋白质和明胶能形成稳定的泡沫是因为它们的水溶液有很高的表面粘度。2021/8/5212021/8/522溶液表面张力的高低与泡沫的寿命无一定关系。然而凡是体系的表面粘度比较高的体系，所形成的泡沫寿命也较长。因为十二烷基硫酸钠和月桂醇在气—