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一、消泡剂的原理
01 降低泡沫局部表面张力
将高级醇或植物油撒在泡沫上,当其溶入泡沫液后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,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分强烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。
02 破坏膜弹性
消泡剂添加到泡沫体系中后会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以产生恢复膜弹性的能力。
03 促使液膜排液
消泡剂能促使液膜排液,从而导致气泡破灭,泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡的作用。
04 添加疏水固体颗粒
在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。
05 增溶助泡表面活性剂
某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂增溶,使其有效浓度降低。有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱泡沫的稳定性。
06 电解质瓦解表面活性剂双电层
借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层,起到消泡作用。
二、消泡剂的选型
01 在起泡液中不溶或难溶
为破灭泡沫,消泡剂应该在泡沫上浓缩、集中。对于破泡剂的情况,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。因此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1.5~3,作用才最好。
02 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。
03 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,消泡剂需能在起泡液中快速分散,以便在起泡液中迅速、广泛地发挥作用。要使消泡剂扩散快,消泡剂活性成分需与起泡液有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,则会溶解;过疏则又会难于分散。只有亲疏适宜,效力才更好。
04 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。
05 挥发性小、作用时间长
首先要确定需要使用消泡剂的体系,水性体系或油性体系。如发酵行业,就要使用油性的消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类。水性涂料行业就要用水性消泡剂,有机硅消泡剂。选择消泡剂,比较添加量,再参考价格,可得出最适用、最经济的消泡产品。
三、消泡剂的用量
消泡剂的种类很多,不同类型的消泡剂所需的添加量是不同的。
醇类消泡剂
醇类消泡剂使用时,用量一般在0.01%~0.10%。
油脂类消泡剂
油脂类消泡剂的添加量在0.05%~2%,脂肪酸酯类消泡剂的添加量是0.002%~0.2%。
酰胺类消泡剂
酰胺类消泡剂效果比较好,添加量一般在0.002%~0.005%。
磷酸酸类消泡剂
磷酸酸类消泡剂最常用在纤维和润滑油中,添加量为0.025%~0.25%。
胺类消泡剂
胺类消泡剂主要在纤维加工中使用,添加量为0.02%~2%。
醚类消泡剂
胺类消泡剂主要在纤维加工中使用,添加量为0.02%~2%。
消泡剂使用原理主要是利用局部表面张力、破坏膜弹性、促使液膜排液、添加疏水固体颗粒等工艺。选择消泡剂时需要符合相应的特征。使用量方面的控制也非常重要。