彼此被液膜隔開的氣泡的聚集物,是氣體在液體中的分散體系,內相(氣體)的體積分數一般大於90%。泡沫在生產實際中有很多應用,如泡沫浮選、泡沫分離、泡沫滅火等。
泡沫的形成和穩定性 泡沫的形成非常簡單,隻要向起泡劑(表面活性劑或高分子化合物)溶液中通入氣體,在溶液表面即有泡沫生成。泡沫形成後,氣泡壁間夾帶上來的液體在重力作用下向下流失,液膜逐漸變薄,氣泡互相接近而變形。。圖1
![](/img1/18652.jpg)
泡沫中液膜受外界攪動時會發生局部變薄(圖2)。
![](/img1/18653.jpg)
![](/img1/18654.gif)
式中γ為表面張力;A為液膜面積。E越大,液膜抵抗外界幹擾的能力越大,泡沫越穩定。E的大小與起泡劑在表面的吸附量和體相的濃度有關。表面吸附量大,擴大表面時表面張力的變化就大,因而E大。當液膜受幹擾處的表面濃度下降時,體相中起泡劑分子也必然向表面擴散和在表面吸附。體相濃度愈大,這一過程進行愈快,因而E愈小。因此,起泡劑在體相中濃度應有一最適宜值,此值在膠團臨界形成濃度附近。濃度愈小,則吸附量愈小,膜的強度和彈性效應愈小。濃度超過膠團臨界形成濃度後,吸附量不變,但膜的彈性效應卻會下降。
除瞭膜的強度和膜的彈性外,影響泡沫穩定性因素還有體相粘度和表面粘度。體相粘度和表面粘度大,則排液速度慢,泡沫穩定。另外,泡沫總是由大小不均的氣泡組成,根據拉普拉斯方程,小泡中氣體壓力比大泡中的大,於是氣體從小泡穿過液膜擴散到大泡中,小泡消失,大泡變大,最終泡沫破壞。如果起泡劑分子吸附膜排列緊密,表面粘度大,則氣體分子不易透過,泡沫穩定。
為瞭增加泡沫穩定性,常加入極少量穩泡劑(碳鏈較長的極性有機物,如月桂醇),穩泡劑和起泡劑不僅可在表面形成緊密的混合膜,而且還可降低起泡劑的膠團臨界形成濃度和降低起泡劑的吸附速度,因而可增加膜的彈性,使泡沫穩定性增加。
消泡 即在較短時間內破壞一個泡沫體系。常用的消泡方法是加入可溶或不溶的極性有機物,這些物質可在表面上吸附或展開,置換原起泡劑,本身又形不成穩定的液膜,因而有消泡作用。常用消泡劑有短鏈或支鏈的醇類(如異戊醇)、磷酸酯類(如磷酸三丁酯)、矽油、含氟極性有機物、環氧乙烷和環氧丙烷的共聚物等。
參考書目
M.J.Roson,Surfactants and Interfacial Pheno-mena,John Wiley &Sons,New York,1978.