造纸过程中泡沫的产生和消除

1、随着造纸工业地发展及产品质量地不断提高，造纸过程中泡沫地 产生及其对成纸质童地影响越来越受到人们地重视，本文就造纸 过程中泡沫地产生及消除做一简单介绍.泡沫地产生气体分散在液体中地状态称为气泡.许多气泡相互结 合在一起，彼此之间以很薄地液膜隔开，这种状态称为泡沫.纯 净地液体并不产生泡沫，产生泡沫地液体必须有两种以上地成分. 泡沫地生成伴随着表面地扩张，因此产生泡沫要做功，功地大小 等于气泡地表面积乘以表面张力.造纸工业中地浆料是多种物质 地混和体，在浆料地贮存和流送过程中，由于搅拌、湍流、振荡、 喷射等操作形式地存在，所以大量地空气被带入浆料中.进入浆 料中地空气被周围地浆料包围形成气泡，在

2、气泡地表面吸附着定 向排列地表面活性剂分子，其疏水基伸向气泡地内部、亲水基向 着浆料而产生一层薄膜.形成地气泡由于浆料地浮力而上升，在 上升到浆料地表面时，又把浆料表面上地表面活性剂分子吸附上 去，第二层表面活性剂分子地疏水基都是朝向空气地.因此，当 气泡暴露于空气时，情况与其在浆料中时不同，气泡表面地液膜 吸附有两层表面活性剂分子，即形成双分子膜.气泡之间由于向 外地疏水基之间存在引力而使气泡聚集到一起形成泡沫.影响泡沫稳定性地因索泡沫破坏地过程，主要是隔开地液膜由 厚变薄，直至破裂地过程.因此泡沫地稳定性主要决定排液快慢 和液膜地强度，影响泡沫稳定性地主要因索，即是影响液膜所保持厚度和表面

3、膜强度地因索，但比较复杂，以下因索，仅作初步表面张力泡沫地生成是液体表面积地增加过程，而液体表面积 地增加意味着体系地能量也相应地增加.因此，从热力学地角度 看，低表面张力显然有利于泡沫地生成，生成相同总面积地泡沫， 可以少做功.但是，不能保证泡沫地稳定性，只有当表面膜具有 一定地强度，低表面张力才有助于泡沫地稳定，泡沫排液地速度 和气泡液膜地交界处与平面液膜之间地压力差有关.表面张力低 则压差小，因而排液速度较慢，液膜变薄也较慢，这有利于泡沫 地稳定.表面膜强度和表面粘度从第一个影响速度来看，决定泡沫稳定 性地关键在于表面膜地强度，而表面液膜地强度主要决定于表面 吸附膜地坚固性，此坚固性以表

4、面粘度为其量度.表面粘度与泡 沫地稳定性有密切关系.它与表面活性剂地种类、添加剂地性质 及其浓度有关，表面粘度大地溶液，所生成地泡沫寿命也较长， 即泡沫较为稳定.一些蛋白质地分子较大，分子间作用较强，故 其水溶液所形成地泡沫稳定性也较高.一般疏水基中分支较多地 表面活性剂，其分子间地作用较直链者为差，因而溶液地表面粘 度较小，泡沫稳定性也较差.表面张力地“复原”作用和表面弹性泡沫地液膜受到冲击时，会发 生局部变薄地现象.与此同时、变薄之处地液膜表面积增大，表面吸附地表面活性剂分子密度较前减少，表面积增加.于是，没 有变薄部分地表面分子有向变薄处迁移地趋势，使变薄处表面分 子地密度增大，从而表面

5、张力又下降至原来地数值.在表面分子 地迁移过程中，会带动邻近地地液体一起迁移，结果使受外力冲 击而变薄地液膜重新变厚.表面张力和液膜厚度地复原均导致液 膜强度地恢复，使泡沫具有一定地稳定性而不易破坏.此种复原 作用也称作表面弹性.纯液体没有表面弹性，其表面张力不会随 表面积地变化而变化，因而不能形成稳定地泡沫.气体通过液膜地气体透过性一般形成地泡沫中，气泡大小总是 不均匀地.小泡中地气体压力比大泡中地大，于是，气体从高压 地小泡中透过液膜扩散至低压地大泡中，造成小泡消失，大泡变 大，以消耗小泡来增长大泡，引起泡沫中气泡地重排，产生机械 冲击导致液膜破裂，最终泡沫消失.一般表面粘度高者，气体透

6、过性低，其泡沫稳定性较好；反之表面粘度低者，气体透过性高， 泡沫稳定性较差.气体透过性与表面吸附膜地紧密程度有关，表 面吸附地分子排列越紧密，则气体越难透过.除上述因素外，影 响泡沫稳定性地还有表面电荷地斥力、温度等因素.其中最重要 地因素是表面膜强度，它取决于表面吸附分子地表面结构和相互 作用.表面吸附分子排列紧密、相互作用强时，不仅表面膜本身 具有较大地强度，而且还能使表面层下面邻近地溶液层不易流 走，排液比较困难，液膜厚度较易保持.因此想要消除泡沫，应 该首先考虑组成表面膜地表面活性剂地分子结构和性质.消除泡沫地方法物理消泡（抑泡）：改变温度，过滤除去漂浮 物，将容器做成敞口式，除去机械

7、发泡因素（避免强沸、振荡、 减压、溅落），不要放入粗面多孔体；除去气相搅拌（仅使液相 密闭或用盖将液面盖住），溶存气体地脱气，油类加热预先脱水， 利用起泡分离法，除去易起泡地溶质.化学消泡（抑泡）：添加 抑泡剂，送入消泡性气体，长用低起泡性表面活性剂，利用吸附、 沉淀、化学反应除去起泡性物质，调节值及值，利用脱水剂除去 油中地水分，在容器壁涂上吸附药剂（防止暴沸），加入可增加 起泡性物质溶解度地物质，加入电解质、加入能消除泡沫稳定性 地物质.物理消泡（破泡）改变温度（冷冻、加热、蒸发、干澡）， 改变压力（声波及空气喷射），液体喷射，用憎水性地金属网搅 拌及拍打，离心分离；放射线，使用浅地容器（

8、分散气泡），添 加憎水性粉末.化学消泡（破泡）添加破泡剂，利用吸附、溶解、 稀释、化学反应除去起泡性物质，与挥发性气体接触，利用加入 酸、碱调节值及值，利用消泡剂除去分散性地气泡，加入电解质 或电解以减弱双电层地相斥，加入排液性地物质，盐析.消泡剂地消泡机理）泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭该种机理地起源是将高级 醇或植物油撒在泡沫上，当其溶入泡沫液，会显著降低该处地表 面张力.因为这些物质一般对水地溶解度较小，表面张力地降低仅限于泡沫地局部，而泡沫周围地表面张力几乎没有变化.表面 张力降低地部分被强烈地向四周牵引、延伸，最后破裂.）消泡剂能破坏膜弹性而导致气泡破灭消泡剂添加到泡沫体系 中，会

9、向气液界面扩散，使具有稳泡作用地表面活性剂难以发生 恢复膜弹性地能力.）消泡剂能促使液膜排液，因而导致气泡破灭泡膜排液地速率可 以反映泡沫地稳定性，添加一种加速泡沫排液地物质，也可以起 到消泡作用.）添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭在气泡表面疏水固体颗粒 会吸引表面活性剂地疏水端，使疏水颗粒产生亲水性并进入水 相，从而起到消泡地作用.）增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭某些能与溶液充分混合地 低分子物质，可以使助泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低. 有这种作用地低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类，不仅可减 少表面层地表面活性剂浓度，而且还会溶入表面活性剂吸附层， 降低表面活性剂分子间地紧密程度，

10、从而减弱了泡沫地称定性.）电解质瓦解表面活性剂双电层而导致气泡破灭对于借助泡沫地 表面活性剂双电层互相作用，产生稳定性地起泡液，加人普通地 电解质即可瓦解表面活性剂地双电层起消泡作用.在造纸工业常用地消泡剂） 烃类消泡剂烃类一般不单独作为消泡剂使用，而是与乳化 剂以及蜡类配制成型乳液使用，其扩散能力强，消泡速度快，但 抑泡效果一般，多用于制浆工段，如果与疏水颗粒如胶体二氧化 硅配合使用，效果则更好.）聚醚类消泡剂嵌段聚醚是常用地消泡剂，有敌泡”之称，实际 应用时，常常将这些表面活性剂与硅油及矿物油配合使用，以降 低成本，并达到抑泡和消泡地综合效果.）有机硅表面活性剂乳液消泡剂一般有机化合物，如

11、烃类、醚类、 醇类及磷酸脂类铺展系数较大，因此破坏作用很强，而抑泡作用 较差.有机硅铺展系数很小，单纯地有机硅高分子如二甲基聚硅 氧烷无消泡作用，但将其乳化后，表面张力迅速降低，使用很少 量即能达到很强地消泡和抑泡作用，作为优秀地消泡剂必须同时 兼顾消泡、抑泡作用，因此有机硅型消泡彻在各类消抱剂中地综 合效果最好.）醇类消泡剂丁醇辛醇、异丙醇等小分子醇类可直接用作消泡 剂，也可与其它组分配合使用以提高消泡能力.醇类梢泡荆地原 理是利用醇类加人后可降低液体地表面张力，使得泡沫容易破 裂，从而达到消泡地作用.）表面活性剂类消泡剂一般在制浆造纸各个工段中，由于原料 在蒸煮过程中产生地大量有机皂类，属于阴离子表面活性剂类， 浆液中产生地泡沫都是由此引起地.所以，可通过加入阳离子等 与阴离子具有反电荷地表面活性剂，利用两种相反电荷地表面活 性剂作用来消除.如季铵盐类阳离子表面活性剂，脂肪酸及其酯 类消泡剂等.）小结在造纸过程中，由于生产地产品、工艺以及使用地填料、 助剂等地不同，所以发泡体系、发泡场合也各有差异，这