一些你不知道的消泡剂知识!

作者:admin 发布日期: 2020-05-09 二维码分享

1消泡剂的消泡机理

关于消泡剂的作用机理至今没有统一认识,根据前人提出的消泡机理,可将消泡机理分为以下3种:

1.1具有概括性的消泡机理

典型的具有概括性的消泡机理是Robinson消泡机理和罗斯假说。Robinson消泡机理是罗斯假说的基础,它主要强调了消泡剂破坏泡沫的排液和Marangoni效应实现消泡;罗斯假说是在消泡剂颗粒为非可溶小滴物质的基础上进行的,而实际上有的消泡剂产生消泡作用是在溶解状态下进行的,所以罗斯假说的消泡机理并不全面。

1.2聚硅氧烷消泡剂的作用机理

具有代表性的聚硅氧烷消泡机理主要有“架桥-铺展”机理、“架桥-脱湿”机理、“铺展-液体夹带”机理等。“架桥-铺展”机理主要从“聚硅氧烷自身张力比较低,容易在液膜上铺展”这一基本点出发,它强调消泡剂液滴易变形,但是这种理论不能解释单独的聚硅氧烷与聚硅氧烷和固体离子混合物作为消泡剂时的消泡差异。“架桥-脱湿”机理主要是从聚硅氧烷自身具有疏水性的角度出发,但不能很好解释黏度较大的聚硅氧烷消泡作用。“铺展-液体夹带”机理尚没有被证实。

1.3疏水固体颗粒的消泡机理

疏水性的固体颗粒在泡沫体系中,首先会吸引表面活性剂的疏水端,使得疏水性固体颗粒变为亲水性,从而降低了泡膜中表面活性剂浓度,促使泡沫破裂。这种消泡机理不能解释其他消泡剂的作用机理,有些片面。其他泡沫破裂的原因还包括消泡剂扩展作用产生的冲击、使表面活性剂被增溶破泡、电解质瓦解液膜表面双电层的破泡等。每种消泡剂对不同的泡沫体系,其作用侧重点不同,但都是通过破坏泡沫的稳定性实现消泡。

2消泡剂使用过程中的常见问题与注意事项

2.1常见问题

.浑浊问题

消泡剂的主要成分一般为疏水颗粒、硅油和乳化剂,疏水颗粒吸附硅油,使有机硅在尽量少的情况下达到.大的效果。硅油作为主要的消泡介质,表面张力很小,既不亲油也不亲水,在体系中悬浮,消泡剂存在于泡沫壁中间时,排开油水相产生消泡效果,同时硅油有少量消耗,当疏水颗粒外的硅油完全被消耗时,造成泡沫体系浑浊。因此消泡剂选用的疏水颗粒、硅油、乳化剂用量和成色不同,造成了消泡剂性能千差万别。当消泡剂的消泡效果好、抑泡时间长时,体系中一般不会出现浑浊现象。

.漂油问题

由于消泡剂不是溶解在体系中,而是分散在体系中,所以消泡剂在体系中的分散均匀度就显得至关重要。当消泡剂均匀分散在体系中时,对体系的透明度影响小,团聚成较大颗粒的时间比较长,能在体系中保持相当长的时间;当消泡剂在体系中没有分散均匀,而是以很多小颗粒团聚在一起时,一方面会影响体系的透明度,另一方面会使消泡剂团聚成大颗粒的时间变短,这就导致消泡剂加到体系后出现浑浊,隔天漂油。为了避免漂油可采取的方法有:将消泡剂的添加顺序往前移;在加到体系之前先进行稀释,稀释剂可以是水或是体系中的表面活性剂。

③.抑泡时间

问题消泡剂中硅油的性质决定了消泡剂的抑泡时间,硅油含量决定了消泡剂在使用中的消耗周期,硅油加入量过少会使消泡剂的消泡性能达不到要求值,加入量过多会影响消泡剂的性能,同时会降低消泡剂的消泡性;消泡剂粒径大小决定了消泡剂的耐过滤性,粒径太大可能导致消泡剂易被过滤,产生漂油,对抑泡产生影响;搅拌时间也是消泡剂抑泡能力的重要指标,搅拌不充分可能会产生浑浊、漂油、消泡能力减弱、抑泡时间变短。

.失效问题

酸碱稳定性。硅油能破坏液体表面张力,起到消除泡沫的效果,如果消泡剂耐酸碱性差会导致硅油分解,从而导致消泡能力降低,甚至失效,在体系中加入硅酸盐一般会抑制其分解;消泡剂溶解性。某些化学成分使硅油溶解到体系中,这样消泡剂不再有消泡作用,而是作为表面活性剂存在于体系中,体系泡沫比没加消泡剂时更高。

2.2 注意事项

理想的消泡剂其物化性能必须满足使用体系的要求。一般地说,选择消泡剂时必须考虑下列要求:①消泡能力强,使用极少量时就能有效消除泡沫;

②具有比被消泡体系更低的表面张力;

③消泡剂加入以后不影响被消泡体系的基本性能;

④不溶于被消泡体系,也不易被体系中的表面活性剂所增溶;

⑤表面张力平衡性要好;

⑥不与被消泡介质反应,也不会被其分解降解,具有良好的化学稳定性;

⑦具有良好的扩散性和渗透性,在泡沫介质中具有正的扩散系数,在泡沫表面有很快的铺展能力;

⑧耐热性能好,在高温时不会失去效力;

⑨具有良好的气体溶解性和透过性;

⑩在被消泡体系中具有高的生理活性和安全性,消泡剂本身为无毒性或低毒性物质;具有低的化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)和总需氧量(TOD);具有良好的贮存稳定性;具有长时间的消泡效应,有的消泡剂能迅速消泡,但时间一长即失效;成本低;不增加表面活性剂水溶液的表面黏度。

消泡剂很难同时达到上述要求,只能在主要性能上满足被消泡体系的要求。每一种消泡剂,只能对某一体系或数种体系有效,同一种泡沫体系也可选用多种不同的消泡剂,正因为如此,使用者应进行试验,选用.有效.经济的消泡剂。

3消泡剂的性能测试

消泡剂性能包括消泡速率、消泡能力、抑泡能力、储藏稳定性、水溶性、耐酸耐碱性、生理毒性、耐高温性、消泡剂的.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见的测试方法有:罗斯-迈尔斯法、西德工业标准法、鼓气法、搅拌法、滴定法、高速分散法、振荡法(或摇瓶法)和循环鼓泡法等,还有一些如ASTMD892-06e1标准、ASTM-E2407-04、高施密特评价法、Q/XGY014-91标准、ASTMD892-46T标准、上海氯碱化工股份有限公司评价方法等都和以上测试方法类似,这些方法的区别在于泡沫产生的原因、消泡剂的加入时机和泡沫的静动态种类等,共同点在于都是利用泡沫体积变化比较消泡剂作用性能。另外,消泡剂性能评价没有固定标准,都是通过在测试中相互比较来评判消泡剂性能优劣。

下面介绍较为常用的3种方法:

①高速分散法:高速分散法的高速分散对比数据不是观察消泡时间和泡沫高度,而是观察泡沫密度。密度小说明消泡剂性能好,密度大则性能较差。这种测试方法是一种动态消泡测试方法,主要用在胶粘剂和涂料行业。

②鼓气法:鼓气法属于动态消泡测试方法,主要用在爆气池、发酵等行业,消泡剂性能通过观察泡沫高度来判定。

③摇瓶测试法:摇瓶测试法属于静态消泡测试方法,消泡性能和抑泡性能可以通过摇瓶法快速测出,但由于无法完全模拟生产现场,如起泡体系和温度等,测试结果有时会有误差。摇瓶测试法主要用于污水处理行业。

根据气泡和泡沫的其他一些性能,对消泡剂性能评价方法有:

①光强法:根据气泡对泡沫的散射和透射特性。当具有一定强度的光透过一定区域的泡沫时其透射光的强度会大大减小,根据透射光强的变化可以直接反应出泡沫量的变化,从而比较消泡剂性能的优劣。这种方法的优点在于检测的及时性和数据处理连续性。

②电导率法:泡沫是气液混合体,当溶液中含有导电离子时,泡沫体系中的液体导电而气体不导电,根据电导率的大小测量泡沫含量,从而比较消泡剂性能的优劣。这种方法优点在于灵敏度高、测量准确,但消泡剂对电导率有影响时不适合采用该方法。

③摄像照相法:首先使用光照亮泡沫区,用CCD来拍摄采样区,然后通过一定的图像处理技术对图像进行分析,通过比较加入消泡剂前后图像中泡沫变化来比较消泡剂的优劣。这种方法优点在于直观,但要求消泡剂加入后不能因颜色改变影响图片质量。

④声检测法:泡沫在破裂时会因液膜运动速度太大而发出声响,根据此原理通过测量声音大小检测气泡的破裂速率,从而比较消泡剂破泡速率。这种方法对背景噪音要求比较苛刻,不好把握泡沫的破裂程度。

⑤流动显示技术法:泡沫的产生离不开液体,流动显示的任务就是使液体的运动过程可视化,在研究泡沫方面可以用到的技术有全息照相和红外成像技术等,或者可以在气泡含量较少的情况下,通过高速照相仪,比较气泡含量的多少和研究泡沫中气泡数量的变化,从而比较不同消泡剂的优劣。这种方法类似于摄像照相法,有一定的应用局限性。