一些你不知道的消泡劑知識!在這篇文章小編來給大家分享
1消泡劑的消泡機(jī)理
關(guān)于消泡劑的作用機(jī)理至今沒有統(tǒng)一認(rèn)識,根據(jù)前人提出的消泡機(jī)理,可將消泡機(jī)理分為以下3種:
1.1具有概括性的消泡機(jī)理
典型的具有概括性的消泡機(jī)理是Robinson消泡機(jī)理和羅斯假說。Robinson消泡機(jī)理是羅斯假說的基礎(chǔ),它主要強(qiáng)調(diào)了消泡劑破壞泡沫的排液和Marangoni效應(yīng)實現(xiàn)消泡;羅斯假說是在消泡劑顆粒為非可溶小滴物質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的,而實際上有的消泡劑產(chǎn)生消泡作用是在溶解狀態(tài)下進(jìn)行的,所以羅斯假說的消泡機(jī)理并不**。
1.2聚硅氧烷消泡劑的作用機(jī)理
具有代表性的聚硅氧烷消泡機(jī)理主要有“架橋-鋪展”機(jī)理、“架橋-脫濕”機(jī)理、“鋪展-液體夾帶”機(jī)理等?!凹軜?鋪展”機(jī)理主要從“聚硅氧烷自身張力比較低,容易在液膜上鋪展”這一基本點出發(fā),它強(qiáng)調(diào)消泡劑液滴易變形,但是這種理論不能解釋單獨的聚硅氧烷與聚硅氧烷和固體離子混合物作為消泡劑時的消泡差異?!凹軜?脫濕”機(jī)理主要是從聚硅氧烷自身具有疏水性的角度出發(fā),但不能很好解釋黏度較大的聚硅氧烷消泡作用?!颁佌?液體夾帶”機(jī)理尚沒有被證實。
1.3疏水固體顆粒的消泡機(jī)理
疏水性的固體顆粒在泡沫體系中,首先會吸引表面活性劑的疏水端,使得疏水性固體顆粒變?yōu)橛H水性,從而降低了泡膜中表面活性劑濃度,促使泡沫破裂。這種消泡機(jī)理不能解釋其他消泡劑的作用機(jī)理,有些片面。其他泡沫破裂的原因還包括消泡劑擴(kuò)展作用產(chǎn)生的沖擊、使表面活性劑被增溶破泡、電解質(zhì)瓦解液膜表面雙電層的破泡等。每種消泡劑對不同的泡沫體系,其作用側(cè)重點不同,但都是通過破壞泡沫的穩(wěn)定性實現(xiàn)消泡。
2消泡劑使用過程中的常見問題與注意事項
2.1常見問題
①.渾濁問題
消泡劑的主要成分一般為疏水顆粒、硅油和乳化劑,疏水顆粒吸附硅油,使有機(jī)硅在盡量少的情況下達(dá)到.大的效果。硅油作為主要的消泡介質(zhì),表面張力很小,既不親油也不親水,在體系中懸浮,消泡劑存在于泡沫壁中間時,排開油水相產(chǎn)生消泡效果,同時硅油有少量消耗,當(dāng)疏水顆粒外的硅油完全被消耗時,造成泡沫體系渾濁。因此消泡劑選用的疏水顆粒、硅油、乳化劑用量和成色不同,造成了消泡劑性能千差萬別。當(dāng)消泡劑的消泡效果好、抑泡時間長時,體系中一般不會出現(xiàn)渾濁現(xiàn)象。
?、?漂油問題
由于消泡劑不是溶解在體系中,而是分散在體系中,所以消泡劑在體系中的分散均勻度就顯得至關(guān)重要。當(dāng)消泡劑均勻分散在體系中時,對體系的透明度影響小,團(tuán)聚成較大顆粒的時間比較長,能在體系中保持相當(dāng)長的時間;當(dāng)消泡劑在體系中沒有分散均勻,而是以很多小顆粒團(tuán)聚在一起時,一方面會影響體系的透明度,另一方面會使消泡劑團(tuán)聚成大顆粒的時間變短,這就導(dǎo)致消泡劑加到體系后出現(xiàn)渾濁,隔天漂油。為了避免漂油可采取的方法有:將消泡劑的添加順序往前移;在加到體系之前**行稀釋,稀釋劑可以是水或是體系中的表面活性劑。
?、?抑泡時間
問題消泡劑中硅油的性質(zhì)決定了消泡劑的抑泡時間,硅油含量決定了消泡劑在使用中的消耗周期,硅油加入量過少會使消泡劑的消泡性能達(dá)不到要求值,加入量過多會影響消泡劑的性能,同時會降低消泡劑的消泡性;消泡劑粒徑大小決定了消泡劑的耐過濾性,粒徑太大可能導(dǎo)致消泡劑易被過濾,產(chǎn)生漂油,對抑泡產(chǎn)生影響;攪拌時間也是消泡劑抑泡能力的重要指標(biāo),攪拌不充分可能會產(chǎn)生渾濁、漂油、消泡能力減弱、抑泡時間變短。
?、?失效問題
酸堿穩(wěn)定性。硅油能破壞液體表面張力,起到消除泡沫的效果,如果消泡劑耐酸堿性差會導(dǎo)致硅油分解,從而導(dǎo)致消泡能力降低,甚至失效,在體系中加入硅酸鹽一般會抑制其分解;消泡劑溶解性。某些化學(xué)成分使硅油溶解到體系中,這樣消泡劑不再有消泡作用,而是作為表面活性劑存在于體系中,體系泡沫比沒加消泡劑時更高。
2.2 注意事項
理想的消泡劑其物化性能必須滿足使用體系的要求。一般地說,選擇消泡劑時必須考慮下列要求:①消泡能力強(qiáng),使用極少量時就能有效消除泡沫;
?、诰哂斜缺幌蒹w系更低的表面張力;
?、巯輨┘尤胍院蟛挥绊懕幌蒹w系的基本性能;
?、懿蝗苡诒幌蒹w系,也不易被體系中的表面活性劑所增溶;
⑤表面張力平衡性要好;
?、薏慌c被消泡介質(zhì)反應(yīng),也不會被其分解降解,具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性;
?、呔哂辛己玫臄U(kuò)散性和滲透性,在泡沫介質(zhì)中具有正的擴(kuò)散系數(shù),在泡沫表面有很快的鋪展能力;
⑧耐熱性能好,在高溫時不會失去效力;
⑨具有良好的氣體溶解性和透過性;
?、庠诒幌蒹w系中具有高的生理活性和安全性,消泡劑本身為**性或低毒性物質(zhì);具有低的化學(xué)需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)和總需氧量(TOD);具有良好的貯存穩(wěn)定性;具有長時間的消泡效應(yīng),有的消泡劑能迅速消泡,但時間一長即失效;成本低;不增加表面活性劑水溶液的表面黏度。
消泡劑很難同時達(dá)到上述要求,只能在主要性能上滿足被消泡體系的要求。每一種消泡劑,只能對某一體系或數(shù)種體系有效,同一種泡沫體系也可選用多種不同的消泡劑,正因為如此,使用者應(yīng)進(jìn)行試驗,選用.有效.經(jīng)濟(jì)的消泡劑。
3消泡劑的性能測試
消泡劑性能包括消泡速率、消泡能力、抑泡能力、儲藏穩(wěn)定性、水溶性、耐酸耐堿性、生理毒性、耐高溫性、消泡劑的.佳使用量等,一般.重要的性能是消泡性能和抑泡性能。消泡性能和抑泡性能常見的測試方法有:羅斯-邁爾斯法、西德工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)法、鼓氣法、攪拌法、滴定法、高速分散法、振蕩法(或搖瓶法)和循環(huán)鼓泡法等,還有一些如ASTMD892-06e1標(biāo)準(zhǔn)、ASTM-E2407-04、高施密特評價法、Q/XGY014-91標(biāo)準(zhǔn)、ASTMD892-46T標(biāo)準(zhǔn)、上海氯堿化工股份有限公司評價方法等都和以上測試方法類似,這些方法的區(qū)別在于泡沫產(chǎn)生的原因、消泡劑的加入時機(jī)和泡沫的靜動態(tài)種類等,共同點在于都是利用泡沫體積變化比較消泡劑作用性能。另外,消泡劑性能評價沒有固定標(biāo)準(zhǔn),都是通過在測試中相互比較來評判消泡劑性能優(yōu)劣。
下面介紹較為常用的3種方法:
?、俑咚俜稚⒎ǎ焊咚俜稚⒎ǖ母咚俜稚Ρ葦?shù)據(jù)不是觀察消泡時間和泡沫高度,而是觀察泡沫密度。密度小說明消泡劑性能好,密度大則性能較差。這種測試方法是一種動態(tài)消泡測試方法,主要用在膠粘劑和涂料行業(yè)。
?、诠臍夥ǎ汗臍夥▽儆趧討B(tài)消泡測試方法,主要用在爆氣池、發(fā)酵等行業(yè),消泡劑性能通過觀察泡沫高度來判定。
?、蹞u瓶測試法:搖瓶測試法屬于靜態(tài)消泡測試方法,消泡性能和抑泡性能可以通過搖瓶法快速測出,但由于無法完全模擬生產(chǎn)現(xiàn)場,如起泡體系和溫度等,測試結(jié)果有時會有誤差。搖瓶測試法主要用于污水處理行業(yè)。
根據(jù)氣泡和泡沫的其他一些性能,對消泡劑性能評價方法有:
?、俟鈴?qiáng)法:根據(jù)氣泡對泡沫的散射和透射特性。當(dāng)具有一定強(qiáng)度的光透過一定區(qū)域的泡沫時其透射光的強(qiáng)度會大大減小,根據(jù)透射光強(qiáng)的變化可以直接反應(yīng)出泡沫量的變化,從而比較消泡劑性能的優(yōu)劣。這種方法的優(yōu)點在于檢測的及時性和數(shù)據(jù)處理連續(xù)性。
?、陔妼?dǎo)率法:泡沫是氣液混合體,當(dāng)溶液中含有導(dǎo)電離子時,泡沫體系中的液體導(dǎo)電而氣體不導(dǎo)電,根據(jù)電導(dǎo)率的大小測量泡沫含量,從而比較消泡劑性能的優(yōu)劣。這種方法優(yōu)點在于靈敏度高、測量準(zhǔn)確,但消泡劑對電導(dǎo)率有影響時不適合采用該方法。
?、蹟z像照相法:首先使用光照亮泡沫區(qū),用CCD來拍攝采樣區(qū),然后通過一定的圖像處理技術(shù)對圖像進(jìn)行分析,通過比較加入消泡劑前后圖像中泡沫變化來比較消泡劑的優(yōu)劣。這種方法優(yōu)點在于直觀,但要求消泡劑加入后不能因顏色改變影響圖片質(zhì)量。
?、苈暀z測法:泡沫在破裂時會因液膜運(yùn)動速度太大而發(fā)出聲響,根據(jù)此原理通過測量聲音大小檢測氣泡的破裂速率,從而比較消泡劑破泡速率。這種方法對背景噪音要求比較苛刻,不好把握泡沫的破裂程度。
?、萘鲃语@示技術(shù)法:泡沫的產(chǎn)生離不開液體,流動顯示的任務(wù)就是使液體的運(yùn)動過程可視化,在研究泡沫方面可以用到的技術(shù)有全息照相和紅外成像技術(shù)等,或者可以在氣泡含量較少的情況下,通過高速照相儀,比較氣泡含量的多少和研究泡沫中氣泡數(shù)量的變化,從而比較不同消泡劑的優(yōu)劣。這種方法類似于攝像照相法,有一定的應(yīng)用局限性。