起泡和消泡劑的作用原理

起泡和消泡劑的作用原理

每當(dāng)我們攪動(dòng)液體或被通入氣體時(shí)，就會(huì)在液體的表面積內(nèi)部生成許多氣泡，有的液體產(chǎn)生的氣泡，很快破碎消失。有的液體不但不消失，而且越聚越多，形成泡沫。泡沫是一種有大量汽泡分散在液體中而形成的分散體系，其分散相為氣體，連續(xù)相為液體。其中起泡液體所占的體積分?jǐn)?shù)很小，泡沫占有很大的體積。氣體被連續(xù)的液膜分隔開(kāi)，形成大小不等的氣泡，堆積而成泡沫。
能起泡的介質(zhì)有如表面活性劑，在氣泡表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子，當(dāng)其達(dá)到一定濃度時(shí)，氣泡壁就形成了一層堅(jiān)固的薄膜。表面活性劑吸附在氣液界面上，造成液面表面張力下降，從而增加了氣液接觸面，這樣氣泡就不易合并。氣泡的相對(duì)密度比液體本身小得多，當(dāng)上升的氣泡透過(guò)液面時(shí)，又把液面上的一層表面活性劑分子吸附上去。因此，暴露在空氣中的吸附有表面活性劑的氣泡膜和溶液里的氣泡膜不一樣，它包有兩層表面活性劑分子，形成雙分子膜，被吸附的表面活性劑對(duì)液膜具有保護(hù)作用。消泡劑就是要破壞和抑制此薄膜的形成，消泡劑進(jìn)入泡沫的雙分子定向膜，破壞定向膜的力學(xué)平衡而達(dá)到破泡作用。
消泡劑必須是不溶于起泡介質(zhì)的物質(zhì)，它能以液滴、或包裹固體質(zhì)點(diǎn)的液滴、或固體質(zhì)點(diǎn)的形式被分散到起泡的介質(zhì)中。消泡劑比起泡介質(zhì)有更低的表面張力，能自發(fā)地進(jìn)入液膜而使氣泡破裂。
消泡劑易于在溶液表面鋪展，自動(dòng)在泡沫表面展開(kāi)，會(huì)帶走鄰近表面的一層溶液，使液膜局部變薄，達(dá)到臨界厚度，液膜破裂，泡沫破壞。消泡劑在溶液表面鋪展越快，則使液膜變的越薄，泡沫破壞速度加快，消泡作用加強(qiáng)。因此，消泡的原因一方面在于易于鋪展，吸附的消泡劑分子取代了起泡劑分子，形成了強(qiáng)度較差的膜。同時(shí)在鋪展過(guò)程中帶走鄰近表面層的部分溶液，使泡沫液膜變薄，降低了泡沫的穩(wěn)定性，使之易于破壞。
一種優(yōu)秀的消泡劑必須同時(shí)兼顧消、抑泡作用，即不但應(yīng)該迅速使泡沫破壞，而且能在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)防止泡沫生成。發(fā)生此種情況的原因，可能與溶液中起泡劑(表面活性劑)的臨界膠束濃度是否超過(guò)有關(guān)。在超過(guò)的溶液中，消泡劑(一般為有機(jī)液體)有可能被增溶，以致于失去在表面鋪展的作用，消泡效力大減。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，隨著消泡劑被逐步增溶，消泡效果相應(yīng)減弱。