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泡沫是人們生活和工作中經(jīng)常見到的現(xiàn)象，泡和泡沫有時可以利用，如制造泡沫塑料和泡沫陶瓷，但有時又必須消除，因為給工業(yè)生產(chǎn)帶來很大的危害，例如降低機器的工作效率，延誤勞動時間，影響產(chǎn)品的質(zhì)量等。消除有害泡沫的方法主要有物理機械法如高壓水和蒸汽沖泡等和化學(xué)消泡法（即使用化學(xué)消泡劑）。由于物理方法的消泡不能治本，因而化學(xué)消泡劑頗受青睞。用來消除泡沫的化學(xué)物質(zhì)可以是單質(zhì)也可以是混合物，這類物質(zhì)統(tǒng)稱消泡劑。目前，消泡劑已日益滲
透到國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域中，包括涂料、造紙、紡織、發(fā)酵、污水處理、印染、洗滌、金屬清洗、石油開采和煉制、乳液聚合等中。為了消除或抑制泡沫，必須加入一定的消泡劑。實踐經(jīng)驗證明：沒有通用于各行業(yè)的消泡劑，在涂料中能應(yīng)用的消泡劑在造紙上不一定能用，有時會出現(xiàn)相反的結(jié)果，消泡劑變成起泡劑。同時，在同一個行業(yè)的各個工序中用的消泡劑也可能不一樣，例如造紙工業(yè)中的制漿和抄紙各工序中用的消泡劑就不一樣。這些特性決定了消泡劑品種的多樣性。
2．泡沫的性質(zhì)及危害
2.1泡沫的定義
泡沫的定義不同的國家不同的學(xué)者有不同的觀點，一般分為以下幾種： 1：“氣 /液”粗分散體，即大量的氣泡被分散在少量的液體所分散； 2：當(dāng)氣泡之間只有幾個 um厚度的液膜隔開的時候即為聚集的泡沫3：DowCorning公司的 Smith提出體積密度接近于氣體，而不接近于液體的氣 /液分散體；
4：日本 Shin-Etsu公司的伊藤光一提出液體容積比氣體容積大的時候，氣泡基本上球形，彼此間作用很弱，真正的泡沫是密集的，形成泡沫時液體成為薄膜，構(gòu)成多面體而堆積起來。
2.2泡沫的分類
（1）按照壽命來分，可以將泡沫分為短暫泡沫（如海水泡沫）和持久性泡沫（如皂角、啤酒等中的泡沫）；
（2）按照產(chǎn)生泡沫的穩(wěn)定性來分，可以將泡沫分為穩(wěn)定泡沫和不穩(wěn)定泡沫。
2.3泡沫的形成機理與穩(wěn)定性
泡和泡沫是由于表面作用而生成的。大量的氣泡集在表面時，就形成了泡沫層。一般純液體不會起泡，起泡的都是溶液，表面張力越低的液體，越容易起泡。在含有表面活性劑的水中攪拌時，空氣進入溶液中，水中的空氣被周圍的液體包圍而形成水中氣泡，此時表面活性劑的疏水基伸向氣泡的內(nèi)部，而親水基伸向液體，形成一種極薄的吸附膜。由于密度較小的緣故，氣泡總是上升至液面，形成雙分子膜溢出液面，雙分子膜對氣泡具有保護作用，從而使得氣泡穩(wěn)定。泡沫是一種大量氣泡分散在液體連續(xù)相中的分散體系，其分散相為氣體。在
氣泡的表面吸附著一層定向排列的表面活性劑分子，當(dāng)其達到一定的濃度時，就在氣泡壁形成一層薄膜，使其表面張力降低，從而增加了氣液接觸面。因此，形成了不易合并的氣泡，而暴露在空氣中的氣泡膜具有雙分子膜結(jié)構(gòu)。消泡劑就是要破壞或抑制氣液間薄膜的形成。因此，消泡劑必須在溶液表面易于鋪展，易進入泡沫的雙分子定向膜，破壞膜的力學(xué)平衡而達到消泡的目的。在泡沫生成時，液體的表面積增加，體系能量增加；泡沫破壞時，液體表面面積縮小，體系能量降低。從能量的角度講，降低液體的表面張力有利于泡沫的形成，不過低表面張力卻不一定有助于泡沫的穩(wěn)定。只有當(dāng)液體膜具備一定強度，
能形成多面體氣泡時，低表面張力才有利于泡沫的穩(wěn)定。
影響泡沫的穩(wěn)定性的因素分析：
（1） 低表面張力。表面張力越低越容易形成泡沫；
（2） 表面活性劑的濃度。表面活性劑的濃度越高，在泡沫表面聚集越多，泡膜強度也就越大；
（3） 泡沫本身的大小。
根據(jù)公式T=K/D2式中，T為泡沫的壽命；D為泡沫的平均直徑；K為校正系數(shù)。由此式可以看出，泡沫越小，泡沫的壽命越長，穩(wěn)定性也就越高。
2.4泡沫產(chǎn)生的原因
起泡的原因主要分為以下幾個方面：
（1） 表面活性劑的使用。紡織工業(yè)的柔軟劑、潤滑劑、抗靜電劑、勻染劑、滲透劑、精練劑、上漿工序等通過精細(xì)化學(xué)品達到某種目的的領(lǐng)域中，再如油田采油過程中為了充分冷卻鉆頭，提高采油率而采用鉆井液等等。
（2） 高分子化合物的使用。造紙工業(yè)中的抄紙工序，紙漿中含有助留劑、助濾劑、增強劑等高分子助劑，它們在白水封閉循環(huán)時容易產(chǎn)生易吸附在細(xì)小纖維上的細(xì)泡。另外，乳液聚合工藝由于是單體生產(chǎn)聚合物的過程，而產(chǎn)物是在乳化劑的存在下分散在水中。涂料工業(yè)中的成膜物質(zhì)如苯丙乳液的存在也是很容易產(chǎn)生危害的泡沫，這些危害的泡沫不消除會在涂層上留下“針孔”、“魚眼”等
弊病。
（3） 本身具備一定的消泡能力，但是起泡速度大于消泡速度。例如非離子表面活性劑 TX-10，由于本身具備一定的濁點（cloudpoint），在濁點以上時TX-10能消泡，但是由于本身起泡能力較強，因而水溶液的總體表現(xiàn)是起泡的。
（4） 由于體系較稠，而且生產(chǎn)或加工過程中用到攪拌，此時會由于空氣的進入而產(chǎn)生氣泡。例如石油加工過程中的延遲焦化工序，通過延遲焦化產(chǎn)生大量的輕組分，達到充分利用的目的。
（5） 體系本身在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，產(chǎn)生一些氣體分子，如石油煉制過程中的脫硫工序就是產(chǎn)生硫化氫氣體，但是由于本身體系較稠，硫化氫氣體難以及時溢出或排除。這種過程有時也稱為脫氣或吸氣過程。
2.5體系氣泡后物理性質(zhì)的變化
（1） 體積發(fā)生膨脹，5~10%的淀粉溶液，攪拌后體積可以擴大 5倍，肥皂中的表面活性劑的則可以使得體積擴大 10倍；
（2） 相對密度降低；
（3） 氣體在液體中的停留的時間延長，泡沫在液體中是呈上升趨勢的，液面上的泡沫消不掉，液體內(nèi)部的泡沫就上不來。
2.6泡沫的危害及消泡的意義
泡沫是人們生活和工作中經(jīng)常見到的現(xiàn)象，泡和泡沫有時可以利用，如制造泡沫塑料和泡沫陶瓷，在食品加工過程中的蛋糕就是利用泡沫的作用產(chǎn)生蓬松的狀態(tài)。但有時又必須消除，因為給工業(yè)生產(chǎn)帶來很大的危害，主要如下：
（1） 減小生產(chǎn)能力；
（2） 由于泡沫的產(chǎn)生，而致使反應(yīng)物料溢出反應(yīng)釜，引起原料的浪費；
（3） 由于原料之間的碰撞不充分，延長了反應(yīng)周期；
（4） 引起產(chǎn)品質(zhì)量的下降；
（5） 造成操作被動，泡沫的產(chǎn)生使得生產(chǎn)無法正常進行。
因此，消除有害泡沫有著重要而積極的意義，它對于提高勞動生產(chǎn)率，新產(chǎn)品新技術(shù)工藝的推廣使用都很有用。
4．泡沫的消除及消泡劑的發(fā)展
4.1泡沫消除的一般方法
消除有害泡沫的一般方法有以下幾種：
（1） 排除氣泡產(chǎn)生的原因：（a）避免不必要的氣液接觸；（b）除去不必要的助泡物質(zhì)，它又包括不使助泡物質(zhì)進入體系、使用離子交換樹脂、吸附或過濾、沉降及離心方法等。
（2） 物理方法。物理方法包括改變體系的溫度（如在泡沫上方設(shè)置紅外燈、電阻絲、輻射熱等熱源）、改變體系的壓力（如加壓、減壓、在起泡液周圍加熱）、利用高頻聲波（如超聲波）、利用高能輻射。
（3） 機械方法。機械方法主要通過攪拌、流動噴射、針輥刺破等方法。
（4） 化學(xué)方法。化學(xué)方法即使用化學(xué)添加劑以抵觸助泡物質(zhì)的作用，或添加與助泡物質(zhì)起反應(yīng)的物質(zhì)，它包括添加型號相反的表面活性劑，以抵觸助泡物質(zhì)的物理作用、添加使助泡物質(zhì)凝固或沉降的物質(zhì)、改變體系的 pH、噴吹低表面張力的物質(zhì)、添加消泡劑。從工業(yè)操作的可行性以及實際效果來說，消除危害泡沫的方法一般采用化學(xué)方法，向起泡體系中添加消泡劑，通過促使泡膜張力的不平衡消除泡沫。
4.2消泡劑的發(fā)展過程
消泡劑的發(fā)展經(jīng)歷了幾代，最早是以動植物油為消泡劑。由于我國消泡劑研究得較晚，現(xiàn)在還有部分糖廠用動植物油作為消泡劑。20世紀(jì) 60年代出現(xiàn)聚醚型第二代消泡劑，它是分子量較低的環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段的聚醚。第三代消泡劑是以二甲基硅油為主體的有機硅消泡劑。硅油分子由 Si-O-Si無機鏈和甲基乙基等有機基團組成，因而具有比較特殊的化學(xué)性質(zhì)，例如低表面張力、水溶解性低、揮發(fā)性低、無生理毒性和本身不會對環(huán)境產(chǎn)生污染等，也就是這些特性使得有機硅消泡劑能廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中去。目前，國內(nèi)基本集中于這一代消泡劑上的研究和應(yīng)用。國外出現(xiàn)的第四代消泡劑是含有硅聚醚（主要是側(cè)鏈型的）的水溶性有機硅消泡劑。第五代含氟消泡劑，氟類消泡劑具有大幅度降低水和溶劑表面張力的特性，在強酸和強堿介質(zhì)中不會發(fā)生分解，也可在高溫條件下使用。
氟烷基兼?zhèn)湓魉驮饔偷奶匦裕撬谒泽w系和油性體系中都能適用的根本原因。這種消泡劑在美國道康寧和日本信越公司早有開發(fā)。由于價格昂貴，在國內(nèi)還沒有投入生產(chǎn)和應(yīng)用。
我國對消泡劑的研究起泡晚，50年代中期，對發(fā)酵、造紙和鍋爐等工業(yè)的消泡問題進行了探索性研究。60年代，才開始對潤滑油、傳動油的消泡問題進行系統(tǒng)研究。后來又進行了造紙、印染、發(fā)酵、天然氣脫硫、混凝土等方面的研究。70年代以來，我國開始了聚醚型消泡劑的研究。隨著聚醚工業(yè)的發(fā)展，我國的聚醚型消泡劑得到飛躍的發(fā)展。國內(nèi)近幾年消泡劑的發(fā)展速度加快，一是增加了品種，填補了國內(nèi)空白，如傳動油消泡劑等；二是復(fù)合劑發(fā)展比較快。90年代，國內(nèi)復(fù)合劑已達幾十種，基本滿足國內(nèi)需要。但是，總體看來，國內(nèi)消泡劑由于起步晚，發(fā)展遠不如國外。因此，現(xiàn)在很多行業(yè)的消泡劑產(chǎn)品都被國外壟斷，價格非常高。
4.3消泡劑的分類
消泡劑按狀態(tài)分主要有油型、溶液型、乳液型、粉末型和復(fù)合型。無論是哪
種類型的消泡劑，除了對發(fā)泡體系的特殊要求外，均應(yīng)具備下述性質(zhì)：（a）消泡能力強，用量少；（b）加到起泡體系中不影響體系的基本性質(zhì)；（c）表面張力小；（d）與表面的平衡性好；（e）擴散性好，滲透性好；（f）化學(xué)穩(wěn)定好、耐氧化性強；（g）無生理活性，安全性高。
消泡劑按活性組分可以分成以下三類：有機硅、非硅類和聚醚型的。
（1）有機硅。活性組分為甲基硅油和苯甲基硅油等。按狀態(tài)又可以分為油型、溶液型、乳液型和粉末型。其中以乳液型使用面廣，用量大。硅類消泡劑的主要優(yōu)點是高效、揮發(fā)性低、抗氧化性低、無毒、無味和無副作用等。有機硅類消泡劑的主要缺點是價高、乳化難。在織物染色工業(yè)中因泡沫非常細(xì)密，極難消盡。若硅油乳化不完全，則易在布面上產(chǎn)生“硅斑”，從而影響染色效果。但是這些致密的泡沫一般只能采用硅油的消泡劑，這類消泡劑主要考慮到穩(wěn)定性和消泡性能的關(guān)系。
（2）非硅類。非硅類消泡劑是主要以脂肪酰胺、磷酸酯、醇、醚、酯等有機化合物為主的消泡劑。它的優(yōu)點是擴散系數(shù)大、破泡能力強。主要的缺點是抑泡能力稍差。非硅消泡劑的消抑泡效果不及有機硅消泡劑，這主要是由于這類物質(zhì)的表面張力不如有機硅低。這類消泡劑的最顯著的特點是安全，因此在電路板清洗、鋼板清洗、涂料、油墨等工業(yè)中廣泛應(yīng)用。
（3）聚醚類。聚醚類消泡劑主要分為直鏈聚醚（EO、PO）和起始劑為醇、胺或酯的聚醚衍生物。通過調(diào)節(jié) EO和 PO的數(shù)量比值及分子量，能改善其水溶性和油溶性，EO含量大的親水性好，PO含量大的親油性好。聚醚能大大降低起泡液的表面張力，迅速分散泡沫，有良好的消泡和抑泡能力。這類消泡劑在豆制品加工、發(fā)酵等行業(yè)中應(yīng)用較為廣泛。
4.5消泡劑使用時的注意事項
消泡劑在使用時要注意以下幾個方面：
（1）消泡劑的使用量應(yīng)當(dāng)適量，要找出使用量的最佳量，一般用量以最低量為佳；
（2）消泡劑即使不分層，在使用前最好都要攪拌均勻。若使用前分層，則必須攪拌均勻；
（3）消泡劑使用前不必稀釋，可直接使用。對于乳液消泡劑而言，如要稀釋，最好用含增稠劑的水溶液（1~2%）稀釋。否則會出現(xiàn)分層，影響消泡效果。
（4）不同的環(huán)境應(yīng)使用不同的消泡劑，因為各個環(huán)境體系中的溫度、PH、起泡物質(zhì)不一。
河南省鄭州市鞏義市西村鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)
