一般來(lái)說(shuō),泡沫是氣體在液體中的粗分散體,屬于氣-液非均相體系。體積密度接近氣體而不接近液體的氣-液分散體。氣-液分散體分為液多氣少的“氣泡分散體”和氣多液少的“泡沫”。如上圖。
什么是泡沫?泡沫可定義為液體介質(zhì)中穩(wěn)定的氣體。泡沫是一種氣體在液體中的分散體系,氣體成為許多氣泡被連續(xù)相的液體分隔開(kāi)來(lái),氣體是分散相,液體是分散介質(zhì)。
泡沫是一熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系,不可能是穩(wěn)定的,泡沫的熱力學(xué)不穩(wěn)定性,是由于破泡之后體系的液體總表面積大為減少,從而體系能量(自由能)降低甚多的原因。
馬蘭格尼效應(yīng)阻止氣泡膜的排液,恢復(fù)氣泡膜厚度。氣泡向空氣排放氣體,氣泡破裂。影響此一過(guò)程的因素是氣泡的表觀粘度和稠密度影響到消泡劑微粒在氣泡表面膜上的滲透擴(kuò)散。
硅油消泡劑在石油行業(yè)用得十分廣泛,已成為生產(chǎn)過(guò)程中不可缺少的一個(gè)重要助劑。由于鉆井液中大量使用強(qiáng)起泡性便面活性劑,不僅抽提原油離不開(kāi)消泡劑,在原油精煉的后工序中,同樣也須使用消泡劑。首先在原油蒸餾過(guò)程中需要使用硅油消泡劑,其次,由塔頂脫出的氣體或從氣井出來(lái)的天然氣中,均含有H2S、CO2等雜質(zhì),當(dāng)使用乙醇胺或(HOCHMeCH2)2NH作H2S吸收液循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量泡沫,影響生產(chǎn)正常進(jìn)行。若在胺液中加入硅油消泡劑,即可實(shí)現(xiàn)率的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
泡沫的危害:
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)藥上各大的生產(chǎn)……)中各種發(fā)酵罐反應(yīng)釜蒸煮罐等設(shè)備,為了防止泡沫的出現(xiàn),防止漫溢損失,投料系數(shù)要大打折扣,有時(shí)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(zhǎng)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(huì)造成氣體滯留,延長(zhǎng)了反應(yīng)周期,不必要地多消耗了動(dòng)力。又如果酒發(fā)酵由于泡沫存在使反應(yīng)過(guò)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(guò)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(huì)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(jì)量:工業(yè)過(guò)程中,由于泡沫的存在,干擾液面計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確,造成測(cè)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(dòng),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(huì)污染生產(chǎn)環(huán)境及其周?chē)h(huán)境,有的甚至造成重大事故。如:美國(guó)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(cái)產(chǎn)都招致嚴(yán)重?fù)p失。
消泡劑多為液體復(fù)配產(chǎn)品,主要分為三類(lèi):礦物油類(lèi)、有機(jī)硅類(lèi)、聚醚類(lèi)。礦物油類(lèi)消泡劑通常由載體、活性劑等組成。載體是低表面張力的物質(zhì),其作用是承載和稀釋?zhuān)S幂d體為水、脂肪醇等;活性劑的作用是抑制和消除泡沫,常用的有蠟、脂肪族酰胺、脂肪等。有機(jī)硅類(lèi)消泡劑一般包括聚二硅氧烷等。有機(jī)硅類(lèi)消泡劑溶解性較差,在常溫下具有消泡速度很快、抑泡較好,但在高溫下發(fā)生分層、消泡速度較慢、抑泡較差等特點(diǎn)。聚醚類(lèi)消泡劑包括聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚等。聚醚類(lèi)消泡劑具有抑泡時(shí)間長(zhǎng)、效果好、消泡速度快、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)。例如在果蔬飲料、豆制品、蔗糖等生產(chǎn)過(guò)程中就會(huì)用到消泡劑 。