化工工藝中“發(fā)泡”現(xiàn)象的消除

曹 軍

（江蘇中能硅業(yè)科技發(fā)展有限公司，江蘇 徐州 221000）

1 泡沫形成的原因

發(fā)泡現(xiàn)象是化工工藝中常見的一種現(xiàn)象，其對于產(chǎn)品的質(zhì)量及操作過程都產(chǎn)生著影響。想要消除發(fā)泡現(xiàn)象，就首先要了解發(fā)泡現(xiàn)象出現(xiàn)的原因?？傮w來說，發(fā)泡現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是因為物質(zhì)表面活性劑的液體或是黏度較大的液體受到攪動時產(chǎn)生的大量不容易消散的泡沫，這里提到一個新的概念——膜彈性，這也是出現(xiàn)發(fā)泡現(xiàn)象的第一個原因。膜彈性主要是指在稀化的過程中抗拒局部稀薄化的能力。通常情況下，液體的表面上會存在稀薄點，稀薄點即指的是液膜上可能或是容易發(fā)生破裂的點位，若是稀薄點受到進一步的拉伸就會導(dǎo)致該部位的表面活性劑進一步的減少，表面活性劑減少就使得液膜表面的張力有所增大，最終導(dǎo)致液體表面的受力不平衡，而在這種情況下就會平衡表面的張力，用來平衡表面張力的方法則是牽引著周圍的表面向著稀薄點移動[1]。其中下層的液體會受到表面移動的影響，隨著表面層的變化一同發(fā)生相應(yīng)的移動，這樣可以在一定程度上減弱表面的進一步稀薄，也防止了表面形成泡沫的破裂。當然這也不是唯一的情況，還有可能出現(xiàn)這樣的情況，系統(tǒng)對表面的張力進行平衡時，周圍的表面不一定需要移動分子，也可以是主液體中的分子直接移動出來進行平衡。如果是這樣的話將無法防止進一步的稀化，進而無法使得泡沫發(fā)生破裂，不過該種情況出現(xiàn)的很少，大部分情況下發(fā)生的還是第一種情況。第二是表面黏度的因素，在液體中，存在著眾多的分子，液體表面的鄰近分子之間常常會發(fā)生相互作用，而表面黏度就是由于液體表面的分子間相互作用所形成的。表面黏度對于泡沫的穩(wěn)定性影響也是比較關(guān)鍵的，一般情況下，液體的表面黏度較高時，就會極大的減緩泡沫壁的流失速度，這就使泡沫趨于穩(wěn)定，不容易破裂，表面黏度是發(fā)泡現(xiàn)象的成因之一。第三是由于電雙層之間的排斥作用。這一因素只有對比較薄的泡沫才會有顯著的影響，對于離子型表面活性劑來說，泡沫壁的稀薄化會持續(xù)進行到內(nèi)外壁的荷電基團變得充分靠近而引起電性互斥作用為止。

2 消除發(fā)泡現(xiàn)象的原理

經(jīng)過不斷地研究發(fā)現(xiàn)了消除發(fā)泡現(xiàn)象的方法，首先介紹的是消除發(fā)泡現(xiàn)象的原理[2]。消泡機理分為兩種，第一是使用的消泡劑會在泡沫中進行擴散，一旦消泡劑擴散到泡沫壁上就會形成雙層膜結(jié)構(gòu)，這樣就會將具有穩(wěn)定作用的表面活性劑排開，也就會降低泡沫局部表面的張力，即破壞了泡沫的自愈效應(yīng)，治愈效應(yīng)被破壞后，泡沫就失去了保護，變得極容易破裂，這就很大程度上消除了發(fā)泡現(xiàn)象；另一種消泡機理仍是消泡劑進入到泡沫壁，但擴散的程度是有限的，且不同于機理一，形成的是單層膜結(jié)構(gòu)，也會使泡沫發(fā)生破裂，達到消泡的目的。

兩種消泡機理也存在著一些相似的地方，消泡劑都需要進入到泡沫壁間，不同的消泡劑其擴散能力往往是不同的，同樣的進入到膜內(nèi)后其散布的能力也有所差異。這兩種能力可以分別用滲入系數(shù)E 和擴散系數(shù)S 來表示。關(guān)于這兩個系數(shù)有著相關(guān)的公式進行計算，這里就不給出具體的公式了。當兩個系數(shù)都為正值時是最好的，證明消泡劑的作用效果比較好，相反的，若是兩個系數(shù)值都為負數(shù)，那么該種消泡劑往往是無效的[3]。消泡劑在使用時將滴在泡沫壁的表面上來破壞泡沫，由此可以知道，消泡劑使用的效果與之也有關(guān)系，一般情況下，與水的互溶性比較差的消泡劑可以在表面停留較長的時間，即保持較長時間的活性，起到的消泡效果更好。

3 消泡劑的使用及不同種的消泡劑

消泡劑是為了防止發(fā)泡現(xiàn)象的出現(xiàn)而發(fā)明的試劑，可以用于消除化工工藝中產(chǎn)生的泡沫，進一步提升化工工藝所制得產(chǎn)品的質(zhì)量。消泡方法有很多，我們在這里所介紹的消泡劑消泡法實際上是化學(xué)法消泡的一種，所謂的化學(xué)法消泡就是使用相應(yīng)的化學(xué)試劑來消除泡沫的生成。當前化工工藝的生產(chǎn)中所使用的消泡劑主要有有機消泡劑、有機硅消泡劑及聚醚型消泡劑三類，這三種消泡劑中，有機硅消泡劑是當前最受歡迎也是應(yīng)用最為廣泛的消泡劑，該種消泡劑不僅無毒無害，其消泡能力也是極強，因而在當前的使用中受到極大的歡迎。

3.1 有機消泡劑的使用

顧名思義，有機消泡劑所使用的主要是一系列的有機化合物來進行消泡處理，有機消泡劑主要是以醇、醚、磷酸酯等一類有機化合物為主要成分。這類消泡劑還包括很多有機化合物，如表面活性劑失水梨醇脂肪酸酯等。有機消泡劑存在著一定的缺陷，一些致密性的泡沫使用有機消泡劑效果很差，主要是因為有機消泡劑表面活性劑的發(fā)泡能力在比較溫和的條件下使用，其在液體中的剪切力比較小，所以不適合用于消除致密性的泡沫[4]。這也是有機消泡劑在應(yīng)用時的一大缺陷，盡管如此，有機消泡劑的應(yīng)用范圍還是比較廣的，很多特殊的行業(yè)仍然需要使用有機消泡劑進行消泡處理，而不能選用其他的消泡處理方式，由此可見，有機消泡劑的作用還是很大。

3.2 有機硅消泡劑的使用

有機硅消泡劑有著多方面的優(yōu)點特性，有機硅消泡劑與水不互溶、表面相對黏度比較低、表面的張力比一些表面活性劑要低且能夠干擾到泡沫膜表面的彈性等，這些都是有機硅消泡劑的特別之處，這些特性主要是由其主要成分所決定的，有機硅消泡劑是由二甲基硅油以及二氧化硅按照一定的比例復(fù)合而成，這就在一定程度上決定了該消泡劑的特性。有機硅消泡劑對油溶性溶液的消泡效果最好，這種消泡方式是我國當前所使用的主要消泡方法，且應(yīng)用的范圍在不斷擴大，國家也在不斷推廣使用有機硅消泡劑進行發(fā)泡現(xiàn)象的處理。除了消泡能力強之外，無毒無味、對人體無害也是其使用量最大的原因之一，還有就是有機硅消泡劑的抗氧化性低、用量少卻能發(fā)揮很大的效果，以上的種種都是有機硅消泡劑大量使用的因素。有機硅消泡劑根據(jù)狀態(tài)也可以分為多種類型，其中乳液型的使用范圍最廣、用量也是最大的，在使用的過程中，人們漸漸的發(fā)現(xiàn)了這樣一個現(xiàn)象，當乳化劑中的有機硅顆粒直徑小于2 微米時消泡能力很弱。

3.3 聚醚型消泡劑的使用

聚醚型消泡劑相比前兩種消泡劑使用的時間比較短，該種消泡劑是近年來才發(fā)展起來的，近年來聚醚工業(yè)的迅速發(fā)展給了聚醚型消泡劑一個發(fā)展機遇，從而得到了迅速的發(fā)展。該種消泡劑通過調(diào)節(jié)泡沫的分子量來改善水溶性及油溶性，由此來降低發(fā)泡液的表面能力，迅速分散泡沫，也具有比較好的消泡能力?？偨Y(jié)以上的三種消泡劑，簡單的來說就是聚醚型消泡劑的擴展系數(shù)很大，其破壞泡沫的作用強但抑制泡沫的作用卻很差；而有機硅類則不同，擴散系數(shù)小使得該種消泡劑只需要很少的用量就能夠達到高強度的破泡及抑泡作用，使用消泡劑最好選用的還是有機硅消泡劑。

4 結(jié)語

化工工藝在當今的重要程度不言而喻，對于其中存在的發(fā)泡現(xiàn)象我們應(yīng)當充分重視，對于消泡劑的選用也要嚴謹，不同的消泡劑的應(yīng)用范圍不同，發(fā)揮的消泡效果自然也不一樣，選擇合適的消泡劑，達到最好的消泡效果，盡可能地解決發(fā)泡現(xiàn)象的出現(xiàn)。