泡沫經(jīng)常伴隨著人們的生活和生產(chǎn),有時需要利用泡和泡沫,像浮選、滅火、除塵、洗滌、制造泡沫陶瓷和塑料等;但有的場合卻需要消除泡和泡沫,如發(fā)酵、涂料、造紙、印染、排除體內(nèi)器官脹氣、鍋爐用水、廢水處理及棱鏡(或玻璃)的制造等。平常喝啤酒時由于震動啤酒中的二氧化碳轉(zhuǎn)變成氣態(tài)致使啤酒出現(xiàn)大量泡沫,這是啤瓶中加一滴油就可以消泡,這其實(shí)就是利用了消泡劑的原理。
一般而言,純水和純表面活性劑不起泡,這是因為它們的表面和內(nèi)部是均勻的,很難形成彈性薄膜,即使形成亦不穩(wěn)定,會瞬間消失。但當(dāng)溶液中有表面活性劑的存在,氣泡形成后,由于分子間力的作用,其分子中的親水基和疏水基被氣泡壁吸附,形成規(guī)則排列,其親水基朝向水相,疏水基朝向氣泡內(nèi),從而在氣泡界面上形成彈性膜,其穩(wěn)定性很強(qiáng),常態(tài)下不易破裂。泡沫的穩(wěn)定性與表面粘性和彈性、電斥性、表面膜的移動、溫度、蒸發(fā)等因素有關(guān)。再者,氣泡與液體的表面張力反變相關(guān),其張力愈小,則愈易起泡。在生活和生產(chǎn)中,很多時候泡沫的出現(xiàn),給人們帶來諸多不便,故必須消泡。
凡能破壞泡沫穩(wěn)定性的因素,均可用于消泡。消泡涵蓋“抑泡”和“破泡”兩重因素。有機(jī)硅消泡劑即具備這樣的功能,它能降低水、溶液、懸浮液等的表面張力,防止形成泡沫,或使原有泡沫減少,通常具有選擇性作用。一般物理消泡法難于瞬間消泡,而化學(xué)和界面消泡,則十分快捷、便當(dāng)、高效。 概而言之,消泡劑是指具有化學(xué)和界面化學(xué)消泡作用的藥劑。作為消泡劑,有低碳醇、礦物油、有機(jī)極性化合物及硅樹脂等。其形態(tài)有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作為消泡劑均具消泡力強(qiáng)、化性穩(wěn)定、生理惰性、耐熱、耐氧、抗蝕、溶氣、透氣、易擴(kuò)散、易滲透、難溶于消泡體系且無理化影響、消泡劑用量少、高效等特點(diǎn)。
消泡劑品種繁多,用途廣泛。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是:當(dāng)體系加入消泡劑后,其分子雜亂無章地廣布于液體表面,抑制形成彈性膜,即終止泡沫的產(chǎn)生。當(dāng)體系大量產(chǎn)生泡沫后,加入消泡劑,其分子立即散布于泡沫表面,快速鋪展,形成很薄的雙膜層,進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透,層狀入侵,從而取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低,便流向產(chǎn)生泡沫的高表面張力的液體,這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面間不斷擴(kuò)散、滲透,使其膜壁迅速變薄,泡沫同時又受到周圍表面張力大的膜層強(qiáng)力牽引,這樣,致使泡沫周圍應(yīng)力失衡,從而導(dǎo)致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子,再重新進(jìn)入另一個泡沫膜的表面,如此重復(fù),所有泡沫,全部覆滅。