表面活性剂泡沫分散体系.ppt

泡沫 以少量液体构成的液膜隔开气体的气泡聚集物 起泡剂 起泡好的物质称为起泡剂 稳泡剂 在表面活性剂配方中加入增加泡沫稳定性的物质 第八章泡沫分散体系 8 1 1泡沫的分类 8 1泡沫性质 图8 1气泡 气泡分散体 泡沫 1 寿命 短暂泡沫 和 持久性泡沫 2 产生泡沫的力和破泡力之间的平衡 不稳定性泡沫 和 稳定性泡沫 3 聚集状态液多气少的 气泡分散体 和气多液少的 泡沫 8 1 2泡沫产生的条件 1 气液接触 2 发泡速度高于破泡速度 3 制造泡沫的方法 1 聚集法发泡液中有高压气体 低沸点液体或反应后能生成气体的物质 通过减压或化学反应 使气体分子集合形成泡沫 如啤酒 汽水 水沸腾和泡沫灭火器等 2 分散法通过搅拌 振荡 喷射空气等方法使气 液混合 8 1 3泡沫的破坏机制 1 泡沫液膜的排液变薄2 气泡内气体的扩散 1 泡沫液膜的排液变薄 A重力排液在地心引力作用下液膜就会产生向下的排液现象 使液膜变薄 B表面张力排液 图7 3Plateau边界 小气泡内的压力大于大气泡内的压力 2 气泡内气体的扩散 8 2表面活性剂的起泡和稳泡作用 图7 4泡沫生成模式图 表面活性剂的泡沫性能 起泡力 是指泡沫形成的难易程度和生成泡沫量的多少 泡膜稳定性 是指生成泡沫的持久性 消泡的难易 1 表面活性剂的起泡性 表面活性剂降低水的表面张力的能力来表征 2 表面活性剂的稳泡性 泡沫 寿命 8 3泡沫稳定的因素 泡沫的稳定性主要取决于排液快慢和液膜的强度 1 表面张力 液体的表面张力低 有利于泡沫的形成 生成相同的泡沫 外界对体系作功较少 体系能量的增加亦较少 液体表面张力不是泡沫稳定性的决定因素 2 表面活性剂的自修复作用 在泡休液膜受到外力外力冲击时 有使液膜厚度恢复 使液膜强度恢复的作用 Gibbs Marangoni效应 Marangoni效应 图7 5表面活性剂的自修复作用 Gibbs弹性 Gibbs弹性 通过收缩使该处表面活性剂浓度恢复并且阻碍液膜的排液流失 表面吸附分子的迁移 第一种过程自低表面张力区迁移至高表面张力区 第二种过程是溶液中的表面活性剂分子吸附至表面 恢复表面分子的密度 使受到冲击液膜的表面张力恢复到原来的值 例1 醇类水溶液例2 表面活性剂溶液浓度超过cmc较多时 表面吸附膜的坚固性通常以表面粘度来量度 表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度 3 界面膜的性质 7 1一些表面活性剂 0 1 的表面张力等性质和泡沫寿命的关系 表7 2十二醇对纯十二烷基硫酸钠水溶液的表面粘度和泡沫寿命的影响 a十二烷基硫酸钠在液膜上形成的吸附b十二烷基硫酸钠与十二醇在液膜形成的堆密混合膜图7 6液膜中形成了十二烷基硫酸钠与十二醇在液膜形成的堆密混合膜 图7 7月桂酰异丙醇胺对0 1 月桂酸钠溶液 pH 10 的泡沫寿命和表面粘度的影响 4 气体的透过性 液面上气泡半径随时间变化的速度 来衡量气体的透过性 气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关 表面吸附分子排列愈紧密 表面粘度愈高 气体透过性愈差 泡沫的稳定性愈好 5 表面电荷 图7 8液膜中离子型表面活性剂双电层图7 9离子型表面活性剂的双电层 6表面活性剂的分子结构 1 表面活性基的疏水链 随着碳链的增加 起泡力也随之而增加 但常会经过一个最高值 随着碳链再增长 起泡力反而要降低 C12和C14 2 表面活性剂的亲水基 亲水基的水化能力强就能在亲水基周围形成很厚的水化膜 离子型表面活性剂其亲水性基水化性强又能使液膜的表面带电 7 5消泡 物理法化学法 7 5 1扩展系数与浸入系数 7 5 1扩展系数与浸入系数 7 5 1扩展系数与浸入系数 1 扩展系数 S 0 消泡剂能在泡沫液膜上扩展 S 0 则不能在泡沫液膜上扩展 E 0 消泡剂能够进入泡沫液膜 E 0时 则不能够进入泡沫液膜 2 浸入系数 Ross假说 1 消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡 8 5 2消泡机理 2 消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡 3 消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡 4 固体颗粒消泡作用机理 固体颗粒表面必须是疏水性的 图8 20疏水二氧化硅消泡过程 8 9泡沫及消泡的应用 8 9 1泡沫灭火剂8 9 2泡沫浮选8 9 3泡沫在原油开采中的应用8 9 4泡沫在污水处理中的应用 8 9 1