第七章表面活性剂的起泡和消泡作用技术分析.ppt

四、消泡的应用 二、消泡机理 1．消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡 消泡剂微滴的表面张力要比泡沫液膜的 表面张力低。 这样，当消泡剂加入到泡沫体系中后，消泡剂微滴与泡沫液膜接触，可使此处泡沫液膜的表面张力减低，而此处周围液膜的表面张力未变化。 表面张力降低的部分，被强烈地向四周牵引、延展，最后破裂使泡沫破灭。详细过程见下图： 消泡剂浸入气泡液膜扩展，顶替了原来液膜表面上的起泡和稳泡剂，(图中A、B处)使其此处的表面张力降低，而存在着稳泡剂的别处液膜表面的表面张力高，将产生拉力，从而使低表面张力的C处液膜被拉长而变薄，最后破裂使气泡破灭 (D处)。 2．消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡 在泡沫体系中加入表面张力极低的消泡 剂如聚氧乙烯聚硅氧烷消泡剂。此消泡剂进入泡沫液膜后，会使此处液膜的表面张力降至极低。 当此处的液膜受到外界的扰动或冲击拉长，液膜面积A会增加，但是由于消泡剂本 身的表面张力太低，无法使 具有较高值而使膜失去弹性， 失去自修复作用而破坏。 3．消泡剂降低液膜 粘度使泡沫寿命缩短 而消泡。 形成氢键提高粘度 形成氢键提高粘度 固体颗粒作为消泡剂首要条件是固体颗粒 必须是疏水性的。 4．固体颗粒消泡作用机理 当疏水二氧化硅颗粒加入泡沫体系后，其表面与起泡剂和稳泡剂疏水链吸附，而亲水基伸入液膜的，这样二氧化硅的表面由原来的疏水表面变为了亲水表面，于是亲水的二氧化硅颗粒带着这些表面活性剂一起从液膜的表面进入了液膜的水相中。使液膜表面的表面活性剂浓度减低，从而全面的增加了泡沫的不稳定性因素，大幅地缩短了泡沫的“寿命”而导致泡沫的破坏。 第五节 消泡剂 一、天然产物及其改性产物 1．天然油脂 天然油脂主要成分是高级脂肪酸及其酯，高级醇及其酯，它们在不同的条件下都可用作消泡剂。主要包括各种动植物油。植物油类如：棉子油、蓖麻油、油酸、椰子油、妥尔油及啤酒花油等。各种动物油如，猪油和牛羊油。此外，还有各种动植物蜡如：棕榈蜡、蜂蜡和 鲸蜡等。 2．改性产物 为了改进天然油脂在水中的分散性，可将不溶水的高级脂肪酸、高级脂肪酸酯等溶于煤油等矿物油中，配制成饱和溶液用作水体系的消泡剂。另—种方法是配制成O／W型的乳状液来使用，例如，先将硬脂酸和各种甘油的酯先溶于矿物油中然后采用O／W型乳化剂配制成O／W型乳剂再使用，还可以将硬脂酸制成各种盐如：铝、钡、钙和锌等油溶盐，再将它们溶于石蜡油中作消泡剂使用。 二、合成表面活性剂 1．脂肪酸酯型 (1)二元醇作起始剂 (2)丙三醇作起始剂 2．聚醚型 聚氧丙烯甘油醚(GP型) 聚醚型消泡剂的特点。(1)在水中的溶解度具有逆温性，在低温溶于水，当温度升高，直到“浊点”时，基本上不溶于水中而以小油滴形式存在干水中。②浊点时有很低的表面张力。同时由于此时的分子结构为锯齿状，当吸附在液膜表面时不能形成紧密的表面膜 (1)聚氧乙烯醚 (2)聚氧丙烯聚氧乙烯嵌段共聚物 (3)以氨为起始剂 以丙三醇作起始剂 这类消泡剂通常被称为甘油聚醚，有两种类型GP型和GPE型。 聚氧丙烯甘油醚(GP型) 本品为无色或淡黄色粘稠液体，难溶于水，可用作酵母、味精、链霉素、造纸、生物农药等生产中作消泡剂 聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚(GPE型) 本品一级品为无色透明液体，浊点为17～21℃，有很强的消泡功能，常用于制药工业作抗菌素发酵过程的消泡剂。 以季戊四醇作起始剂 当R＝C17H35，称为甘油聚醚硬脂酸酯用GPES表示，其单酯、双酯、和三酯分别用GPES-l、GPES-2和GPES-3表示。 这类消泡剂由于端基被酯化后亲水性进一步降低，亲油性增加消弱了原来聚氧乙烯链与水分子间的氢键而有利于表面张力的降低，以折叠式的结构，平卧于气—液界面上因此活性高，用量少消泡力强。 试验证明GPES—2型消泡性能在三者中最好。 3 有机硅型 作为消泡剂的有机硅是聚硅氧烷 其中n值为几十到几百，R多为一CH3 就是甲基硅氧烷，是用得最普遍的消泡剂。 (1)有机硅消泡剂的特性 1.表面张力低 2.溶解度低且活性高 在水中和油中的溶解度均很差。吸附状态有利于低的表面张力和高活性。 3.挥发性低并具化学惰性 4.无生理毒性 可用于食品、制药及医疗。 (2)有机硅消泡剂的类型 1.用于水体系的有机硅消泡剂 2.用于油体系的有机硅消泡剂 4．聚醚聚硅氧烷型 聚硅氧烷难溶于水的性质，妨碍了它在水体系起泡液中的分散。它的油溶性，又降低了在油体系中的消泡效力，解决此间题的最佳途径是通过嵌段共聚或接枝共聚向聚硅氧烷链上引入聚醚链段，使聚硅氧烷增加亲水性，使其具有自乳性，