一般來說純液體不會產(chǎn)生泡沫,在純液體中產(chǎn)生的氣泡,當(dāng)它們互相接觸或者從液體中溢出時就會破裂。純水甚至純的表面活性劑由于表面和內(nèi)部的均勻性,不可能形成彈性膜,所以他們的泡沫都是不穩(wěn)定的。泡沫是不溶性的氣體在外力的作用下進(jìn)入到低表面張力的液體中,并被液體隔離所造成的,并且表面活性劑起到了穩(wěn)定泡沫的作用。
在液體泡沫中,液體薄膜(液體和氣體界面)起著重要的作用,僅有一個界面的叫氣泡,具有多個界面的氣泡聚集體叫做泡沫。
由于外力作用在液體內(nèi)部形成一個氣泡,有氣泡產(chǎn)生就會產(chǎn)生氣液界面,表面活性劑類物質(zhì)就會在界面產(chǎn)生活性劑吸附作用。當(dāng)氣泡在液體內(nèi)部時,這種表面活性劑吸附層就會阻礙氣泡與氣泡的相撞與合并。當(dāng)氣泡因為浮力作用而升出液面時,由于氣泡有兩個氣液界面,氣泡膜上就會生成表面活性劑的兩層吸附膜,這種雙層吸附膜對氣泡有保護(hù)作用,使泡沫具有很好的穩(wěn)定性。具體原因為以下幾點(diǎn):
由于雙層吸附層的覆蓋,氣泡膜中的液體不易揮發(fā),并且由于活性劑分子之間的吸引力使雙吸附層有一定的強(qiáng)度?;钚詣┓肿拥臉O性基在水中水化,使液膜中水的粘度增大,流動性變差,從而保持液膜具有一定的厚度而不易破裂?;钚詣┓肿又械挠H油鏈之間互相吸引,會提高吸附層的機(jī)械強(qiáng)度。對于離子型活性劑,其親水基在水中電離而產(chǎn)生靜電斥力,阻礙液膜變薄破裂,從而增加了泡沫的穩(wěn)定性。
在工業(yè)生產(chǎn)過程中(如印染、造紙、發(fā)酵、天然氣脫硫等)若有大量的泡沫存在,不僅操作不便、浪費(fèi)設(shè)備容量,而且會影響制成品的質(zhì)量造成次品,故在生產(chǎn)過程中如何有效地控制泡沫,長期被生產(chǎn)者重視。
1) 生產(chǎn)能力受到大大的限制:如各種生物發(fā)酵(啤酒生產(chǎn)、酒精制造、醫(yī)藥上各大抗生素)中各種發(fā)酵罐反應(yīng)釜蒸煮罐等設(shè)備,泡沫的出現(xiàn),會有漫溢損失,投料系數(shù)要大打折扣,有時達(dá)不到30%。
2) 造成原料和產(chǎn)品的浪費(fèi):由于泡沫的原因,能夠造成有用或貴重原料因漫溢而損失,由此產(chǎn)生的浪費(fèi)就不言而喻。如造紙廠、糖廠飽充工序、紡織廠的織造工序的上油工序,常因泡沫而引起溢出。
3) 延長了反應(yīng)周期:由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物中包括有氣體、液體,泡沫會造成氣體滯留,延長了反應(yīng)周期,不必要地多消耗了動力。又如果酒發(fā)酵由于泡沫存在使反應(yīng)過度而變味。
4) 影響產(chǎn)品品質(zhì):紡織工業(yè)中的染色、印花以及水性涂料工藝過程中,由于
氣泡的滯留,導(dǎo)致成品布上斑痕、疵點(diǎn);紙漿漿液的泡沫除了給環(huán)境衛(wèi)生、工人健康造成危害,成品紙也會出現(xiàn)許多孔洞,造成產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降。
5) 不利于準(zhǔn)確計量:工業(yè)過程中,由于泡沫的存在,干擾液面計的測量準(zhǔn)確,造成測量失誤,液體中由于泡沫的存在,使得液體密度發(fā)生較大波動,往往還能引起反應(yīng)釜吸收塔蒸餾塔液位虛高,致使操作失去平衡,甚至發(fā)生事故。
6) 污染環(huán)境、引起事故的原因之一:由于泡沫漫溢,必然會污染生產(chǎn)環(huán)境及其周圍環(huán)境,有的甚至造成重大事故。如:美國某煉油廠因渣油泡沫漫溢,引起重大火災(zāi),損失慘重,這里不僅是造成浪費(fèi),而且使人的生命財產(chǎn)都招致嚴(yán)重?fù)p失。
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