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消泡劑消泡抑泡原理
來源: | 作者:蔡吉 | 發(fā)布時間: 2017-09-27 | 18811 次瀏覽 | 分享到:
消泡劑原理作用,業(yè)務(wù)員專業(yè)學(xué)習(xí)資料,啃透你就是專家!

為了搞清楚消泡劑在發(fā)泡介質(zhì)中如何發(fā)揮作用,也為了更加合理、有效地使用消泡劑,我們就要熟悉它的作 用機(jī)理及一般性質(zhì)。

  1. 消泡劑的作用機(jī)理 當(dāng)發(fā)泡體系劇烈發(fā)泡時,滴加消泡劑后,如變魔術(shù)似的泡沫立即消滅。實際上消泡劑的作用是抵消助泡物質(zhì) 的穩(wěn)泡作用。 泡沫本來是極不穩(wěn)定的,如純凈的水在攪拌之下,也會形成泡沫,但是一旦停止攪拌,泡沫馬上消除。如果 在水中添加了助泡物質(zhì),由于助泡物的穩(wěn)泡作用,才難以使泡沫破滅。所以即使是會起泡的純凈表面活性劑,因 為沒有助泡物,也不會形成穩(wěn)定的泡沫。 人們研究消泡劑抵消助泡物穩(wěn)泡的作用機(jī)理,是在上個世紀(jì) 40 年代開始,專家們各顯神通提出許多機(jī)理。 以下分別介紹。綜合了各路專家的推論,我們對消泡劑的消泡機(jī)理會有一定的認(rèn)識。

  (1) 羅斯假說 1941 年,曾有人提出擴(kuò)展系數(shù) S 的概念,即:S=γm - γint -γa --------------------------------- 式(1) 式(1)中:γm-起泡介質(zhì)的表面張力 N/m; γint-消泡劑與起泡介質(zhì)的表面張力 N/m; γa -消泡劑的表面張力 N/m。 擴(kuò)展系數(shù) S 若為正值,則消泡劑能夠在泡膜的表面擴(kuò)散,若為負(fù)值則難以擴(kuò)散。也就是說 S 值越大則消泡劑越易 在泡膜上擴(kuò)散。從式(1)可見消泡劑的表面張力越小,則 S 值越大,越易在泡膜表面擴(kuò)散,消泡效果也越好。 1948 年,又有人提出浸入系數(shù) E 的概念,即 E=γm + γint -γa --------------------------------- 式(2) 同樣的道理以浸入系數(shù) E 值的正負(fù),來判斷消泡劑是否能進(jìn)入泡膜表面。也是消泡劑的表面張力越小越好。 注意式(1)和式(2)是不同的, γint 前的符號不同,式(1)是負(fù),式(2)正。 美國膠體化學(xué)家羅斯,在上世紀(jì) 40 年代就開始研究泡沫問題,對添加各種表面活性劑的起泡體系進(jìn)行試驗 和觀察,尋找消泡劑在起泡液中溶解性與消泡效力的對應(yīng)關(guān)系。在前人試驗的基礎(chǔ)上,他提出了一種假說:在溶 液中,溶解狀態(tài)的溶質(zhì)是穩(wěn)泡劑;不溶解狀態(tài)的溶質(zhì),當(dāng)式(1)、(2)中的擴(kuò)展系數(shù)和浸入系數(shù)均為正值時,即是 消泡劑。 不溶解的溶質(zhì),才能聚集為分子團(tuán)。羅斯認(rèn)為:如圖 1 所示,圖右邊消泡劑的分子團(tuán)小滴一接觸泡膜,因為 S0 E>0 E>0 先浸入;S>0 則在泡膜上擴(kuò)展;接著泡膜局部變薄而斷裂.從而導(dǎo)致氣 泡合并或破滅。而圖左邊當(dāng)浸入系數(shù) S 和擴(kuò)展系數(shù) E 均為負(fù)值時,小滴 既不浸入也不擴(kuò)展;當(dāng)浸入系數(shù) E 為正值,擴(kuò)展系數(shù) S 為負(fù)值時,小滴 浸入 呈棱鏡狀,可浸入,但不擴(kuò)展;只有二者均為正值時,才可能是消泡劑, 如圖 1 右邊。圖中雙線部分表示是泡膜。 S0 該假說給消泡劑的作用機(jī)理奠定了基礎(chǔ),很快得到了流傳和廣泛 擴(kuò)展 應(yīng)用。 但是日本的專家佐佐木恒孝指出:羅斯假說不夠全面。因為消泡 作用包括抑泡和破泡兩種類型。而消泡劑小滴推開泡膜面的表面活性 斷裂 劑、置換成不穩(wěn)定膜時,未必像羅斯所說的那樣完全推開泡膜而嵌入。 因此人們認(rèn)為,除羅斯假說外,還存在著多種消泡機(jī)理。實際上, 羅斯早期的試驗發(fā)現(xiàn),雖然大多數(shù)消泡劑是不溶解的,可溶性添加劑 圖 1 擴(kuò)展系數(shù)、浸入系數(shù)與消泡效果的關(guān)系 大多數(shù)沒有消泡作用。但是,確實有一部分消泡作用是在溶解狀態(tài)下 下進(jìn)行的。也就是說,消泡劑也并非是絕對不溶性的物質(zhì)?,F(xiàn)在,越 來越多的人認(rèn)識到:存在著多種消泡機(jī)理,而不僅是如羅斯早期所說的是因為消泡劑微粒貫穿泡膜而消泡。

  與穩(wěn)泡因素有關(guān)的幾種消泡機(jī)理 隨著對穩(wěn)泡因數(shù)的不斷認(rèn)識,人們對消泡機(jī)理的認(rèn)識也在不斷深化。穩(wěn)泡因數(shù)是多種多樣的,決定消泡機(jī)理 也有多種多樣。

  1) 消泡劑可使泡沫局部表面張力降低而導(dǎo)致氣泡破滅。 有人在油體系中研究了聚硅氧烷的消泡過程,他們對泡沫體系以 1/1000 秒的速度連續(xù)拍照,照片放大 100 倍, 2 連續(xù)拍攝的 4 幅照片的示意圖,硅油消泡劑小滴到達(dá)泡膜上,使泡膜表面破裂并合并成大泡 ,泡沫由 4 個合并成 1 個大泡,泡膜變薄。最后氣液迅速分離,大泡消滅,到 4 則破泡結(jié)束。這也 從客觀上解釋了,為什么一滴消泡劑下去,就像變魔術(shù)似的,一連串氣泡破滅的原因。 此處破泡 消泡劑 助 泡 表 消 面 泡 活 劑 性 劑 泡 膜 液 消泡劑 黑點是消泡劑小滴 , 局部降低表面張力的消泡作用-一個泡沫放大的,是局部表面張力降低而使泡沫破滅的。當(dāng)消泡劑附著到泡膜上即浸入泡膜液,會顯 著降低該處的表面張力。因為在水體系中,消泡劑的活性成分對水的溶解度較小,表面張力的降低僅限于泡膜的 局部,而泡膜周圍的表面張力幾乎沒有發(fā)生變化。表面張力降低的部分,被強(qiáng)烈地向四周牽引、延展,最后導(dǎo)致 泡沫破裂。提出這個看法的專家認(rèn)為這是補(bǔ)充羅斯假說的又一種消泡機(jī)理。

  2) 消泡劑能破壞膜的彈性導(dǎo)致氣泡破滅 由于泡膜表面吸附表面活性劑,使表面張力降低。所以在受到局部壓力,泡膜在該處局部變薄的同時,該處 會因表面活性劑變稀薄而導(dǎo)致表面張力升高。正是因為新生的表面與原來的表面之間有了表面張力之差,使得泡 膜受外界沖擊變薄時,產(chǎn)生了彈性恢復(fù)力,泡膜才得以不破,起到了穩(wěn)泡的作用。如果我們設(shè)法破壞這種彈性, 就能破壞泡沫的穩(wěn)定性。 有專家認(rèn)為:消泡劑的作用就是破壞泡膜的彈性。當(dāng)消泡劑添加到泡沫體系中,會向氣液界面擴(kuò)散,使具有 穩(wěn)泡作用的表面活性劑難以發(fā)生恢復(fù)膜彈性的能力。

  3) 消泡劑能促使液膜排液導(dǎo)致氣泡破滅 添加加速泡膜排液的物質(zhì)(消泡劑),可以消泡。如果泡膜厚,排液到 30~40nm 的歷程就長,而且,泡膜的自 愈效應(yīng)較強(qiáng),泡膜彈性好,所以泡膜厚的泡沫壽命就長,泡膜排液速率可以反映泡沫的穩(wěn)定性。液膜排液速率快, 使液膜變薄,薄到一定的程度泡沫就破滅了。
   4) 疏水固體顆粒消泡劑的作用機(jī)理 在起泡的水體系中,單獨(dú)添加疏水二氧化硅 (即疏水白炭黑)顆粒,即有消泡作用。疏水的白炭黑 顆粒在氣泡表面會吸引表面活性劑的疏水端,疏水 顆粒變?yōu)橛H水顆粒而進(jìn)入水相,完成了消泡作用。  疏水二氧化硅的固體顆粒一般是用甲基硅油、 硅氮烷或 DMC 處理的白炭黑顆粒,它在氣泡表面 局部浸入,使氣泡局部的表面張力變小,再加上固 體顆粒的作用,像針尖插入氣泡,加速氣泡的破滅。 所以一般含有疏水白炭黑的消泡劑的破泡效果要 好一些。 1 3 2 4 疏水白炭黑 疏水端 親水端 表面活性劑 親水白炭黑 圖 4 疏水白炭黑吸附表面活性劑消泡劑的其它作用機(jī)理 ① 擴(kuò)展作用產(chǎn)生的沖擊 泡膜受到一定程度的沖擊,即會破裂。加入的消泡劑在泡膜上產(chǎn)生的沖擊,也可以使泡膜破裂。 ② 使助泡表面活性劑被增溶 某些能與溶液充分混合的低分子物質(zhì)可以使助泡表面活性劑被增溶,使其有效濃度降低。常常發(fā)現(xiàn),表面活 性劑在混合溶劑中比在純?nèi)軇┲斜砻婊钚缘?。有這種作用的低分子物,如辛醇。它不僅減少了表面層的表面活性 劑,而且還會溶入表面活性劑吸附層,降低其密合程度。通過以上兩方面的作用,減弱了泡沫穩(wěn)定性。這就是可 溶性消泡劑乙醇、丙醇、辛醇等的一種作用機(jī)理。為了有利于消泡,往往在有機(jī)硅消泡劑配方中加入適當(dāng)醇類, 也起到一定的輔助消泡作用。 ③ 電解質(zhì)瓦解表面活性劑雙電層 對于借助泡的表面活性劑雙電層互斥產(chǎn)生穩(wěn)泡性的起泡液,加入一些普通的電解質(zhì),加入一些普通的電解質(zhì), 即可瓦解表面活性劑的雙電層,而起到消泡作用。

  破泡劑和抑泡劑的區(qū)別
     
(1) 定義和結(jié)構(gòu)上的區(qū)別 項目 破 泡 劑 抑 泡 劑 定義區(qū)別 是加到已經(jīng)形成了的泡沫中,使泡沫破滅的添 加劑。 是發(fā)泡前預(yù)先添加而阻止發(fā)泡的添加劑。 結(jié)構(gòu)區(qū)別 它們都是分子的親液端與起泡液親和性較強(qiáng), 在起泡液中分散較快的物質(zhì)。這類消泡劑隨著 時間的延續(xù),迅速降低效力。當(dāng)溫度上升時, 因溶解度增加。消泡效力下降。 它們一般是與起泡液親和性很弱的難溶或不溶 的液體。 種類 疏水白炭黑、低級醇、山梨糖醇酐脂肪酸酯(司 盤系列)、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯(吐溫系 列)和天然油 聚醚系列和有機(jī)硅系列(有機(jī)硅也有破泡作用)
    (2) 作用機(jī)理上的區(qū)別
      1) 破泡劑的破泡機(jī)理:破泡劑大致分為兩種。

  第一,疏水白炭黑吸附助泡劑,電解質(zhì)瓦解表面活性劑雙電層以及使助泡性表面活性劑被增溶等等消泡機(jī)理, 都是基于這種破泡劑能迅速破壞助泡劑的穩(wěn)泡作用。在這幾種消泡過程中,消泡劑發(fā)揮一次性破泡作用即被消耗, 同時也“消耗”掉相應(yīng)的助泡劑。 第

  二,低級醇(如乙醇)等溶解性較大的消泡劑,加到起泡液中,在未溶解之前,按照局部降低表面張力等消 泡機(jī)理發(fā)揮破泡作用。同時不斷破為碎塊,陸續(xù)溶解而失去破泡作用。破泡過程中,破泡劑不斷失效、消耗,助 泡劑卻不受影響。 總之,破泡劑吸附于氣泡后,因表面張力之作用侵入氣泡膜中。隨后,表面張力因破泡劑在泡膜表面的擴(kuò)張,使 泡膜變薄,進(jìn)而破壞泡膜。

2) 抑泡劑的抑泡機(jī)理: 表面活性劑 泡膜變薄而變形 泡膜變薄而變形(凹) 抑泡劑優(yōu)先被氣液界面吸附 (凹) (凸) 抑泡劑在氣液界面優(yōu)先被吸附,它比助泡劑的表面活性更強(qiáng),更易吸附到泡膜上,它本身不賦予泡膜彈性, 所以不具備穩(wěn)泡作用。這樣當(dāng)液體中產(chǎn)生泡沫時,抑泡劑就首先占據(jù)泡膜,抑制了助泡劑的作用,所以抑制了起 泡。也就是說,即使當(dāng)液體中起泡性物質(zhì)也吸附于泡膜,因吸附抑泡劑泡膜的表面張力降低引起泡 膜變薄而變形,,這些泡膜立即浮出液面在凹處和凸出處破泡。抑泡并不是不產(chǎn)生氣泡,因為機(jī)械攪 動,會將空氣帶入,肯定有氣泡產(chǎn)生。但是由于抑泡劑的存在,產(chǎn)生的氣泡很快破滅脫除。我們在試驗 4 消泡劑的抑泡功能時,都發(fā)現(xiàn)添加消泡劑的體系攪拌后有氣泡產(chǎn)生,但很快破滅。不加消泡劑氣泡不破滅。 有消泡劑的氣泡 消泡劑促使 氣泡直徑增大 形成不安定的 消泡劑面向氣液界面 氣泡合并 加快上升速度 泡沫 .相對來講,抑制泡沫的產(chǎn)生比破除產(chǎn)生的泡沫更有意義,也更為持久,有機(jī)硅消泡劑即賦有此功能。 如果在有機(jī)硅消泡劑中加入疏水白炭黑,它是很好的破泡劑,使得有機(jī)硅消泡劑具有破泡和抑泡雙重功能。 它能降低水、溶液、懸浮液等的表面張力,防止形成泡沫,或使原有泡沫減少,通常具有選擇性作用。

3. 破泡劑和抑泡劑的相互關(guān)系 溶解度大的破泡劑,消泡作用只發(fā)生一次。
    溶解度小的破泡劑,消泡作用可持續(xù)一段時間。如果溶解度進(jìn)一 步降低,即為抑泡劑。另一方面,破泡劑大量使用,必有抑泡作用,抑泡劑大量使用,也有破泡作用。到目前為 止,尚未發(fā)現(xiàn)只能破泡不能抑泡的消泡劑,也未發(fā)現(xiàn)只能抑泡不能破泡的消泡劑。有機(jī)硅類的消泡劑兼有破泡和 抑泡功能。低粘度硅油有較好的破泡性,高粘度硅油有較好的抑泡性,因此,可采取兩種硅油拼混后使用。 

4. 對消泡劑的要求
(1) 對消泡劑整體的要求 具有消泡作用、無嚴(yán)重副作用、儲存穩(wěn)定、易于釋放活性成分、經(jīng)濟(jì)、符合環(huán)保要求.
(2) 對消泡劑活性成分的要求 在起泡液中不溶或難溶,大多數(shù)優(yōu)異的消泡劑在起泡液中是不溶的,特別是對于抑泡作用,消泡劑在起泡液中 一定是過飽和狀態(tài),在水性體系中的消泡劑的 HLB 值 1.5~3 作用才最好;表面張力低于起泡液;與起泡液有一定 的親和性,消泡劑能快速分散;與起泡液不發(fā)生化學(xué)反應(yīng);揮發(fā)性小;比起泡液相對密度小(因為泡沫一般積聚在 液面);無毒并對環(huán)境無危害;耐高低溫;不易附著于器壁;添加量少。

5. 消泡劑的組分
(1) 基本消泡劑-活性成份 作用:破泡、抑泡,減小表面張力。代表物:硅油、疏水白炭黑、高分子量的聚醚類、高級醇、脂肪 酸酰胺、脂肪酸酯、有機(jī)磷酸酯、脂肪酸金屬皂、飽和和不飽和脂肪酸等。
(2) 乳化劑-分散劑 作用:使活性成分分散成小微粒,便于分散在水中,更好的起到破泡、抑泡作用。代表物:壬(辛) 基酚聚氧乙烯醚、皂鹽、op 系列等、吐溫系列、斯盤系列等。
(3) 載體 作用:有助于載體和起泡體系的結(jié)合,易于分散到起泡體系里,把兩者結(jié)合起來,其本身的表面張力低,有助于抑泡,且可以降低成本。代表物:除水以外的溶劑,如脂肪烴、芳香烴、含氧溶劑、起泡液等。
(4) 乳化助劑 作用:使乳化效果更好。擴(kuò)散劑:疏水二氧化硅、醇類;增稠劑:CMC 羧甲基纖維素、聚乙烯醚、丙 烯酸系列等;穩(wěn)定劑:如防腐劑和抗菌劑。

6. 影響消泡效力和消泡劑失效的原因 消泡劑是消耗的,需要隨時補(bǔ)加。不同的消泡劑效力相差很大。
(1) 影響消泡劑效力的因素 主要因素如下所述,如果注意到并善于利用這些因素就可以充分發(fā)揮消泡劑的作用。
     1) 溶解度和被增溶的程度 大多數(shù)消泡劑是表面活性劑物質(zhì),它的分子結(jié)構(gòu)與起泡體系、助泡物質(zhì),應(yīng)有適宜的親疏關(guān)系。當(dāng)表面活性劑 處于溶解狀態(tài)時,往往會在泡膜氣液界面上定向排列,起穩(wěn)泡作用-是助泡劑。如果它處于過飽和不溶解狀態(tài),以微粒 形式聚集在泡膜上,才是消泡劑。消泡劑的最低有效用量是取決于其活性成分在起泡液中的溶解度。溶解度越低, 有效用量就越少。水體系中使用的硅油乳液消泡劑,活性成分硅油的溶解度很小,因此它可在低濃度下起效。 起泡液中含有的助泡劑,它的疏水端會吸附到消泡劑的微粒表面上,使消泡劑的活性成分增溶,增溶的消泡劑 5 劑被消耗了,就不再消泡。也就是說消泡劑在起泡液中抵制增溶的時間越久,它的消泡效力就越持久。 消泡劑被增溶與表面活性劑的活性劑溶液臨界膠束濃度)有關(guān)。常常發(fā)現(xiàn) 有些消泡劑在加入溶液一定時間后,就喪失了效力。要防止泡沫生成,還需再加入一些消泡劑。這有可能是由于助泡表面活性劑濃度超過了 CMC,使消泡劑的活性成分被增溶,以致于失去在表面鋪展的作用,消泡效力大減。 消泡劑活性成分的溶解度與被增溶程度,主要取決于消泡劑活性成分本身的結(jié)構(gòu)和起泡液的性質(zhì)。據(jù)研究, 不具有極性基的烴鏈比具有極性基的烴鏈被增溶程度要低(也就是說,非極性烴鏈的消泡劑難增溶,極性烴鏈的 消泡劑易增溶)。另外即使是非極性烴鏈的消泡劑,如果它與起泡液界面的非極性表面活性劑化學(xué)結(jié)構(gòu)相近,則 被增溶量就會較大。 因此根據(jù)對溶液助泡物結(jié)構(gòu)的分析,選擇消泡劑的非極性部分與助泡物非極性基化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的消泡劑,就 能在較低的用量下,取得較好的消泡效果。
      2) 消泡劑小滴與氣泡之間的表面電荷 助泡劑若為離子型表面活性劑,對消泡劑的消泡效果有影響。例如取 10%有機(jī)硅消泡劑乳液,懸浮在蒸餾水 時,基本上不顯示表面電荷。當(dāng)該水溶液中存在離子型表面活性劑時,水解后帶電荷,帶電荷的表面活性劑會被 硅油小滴吸附,硅油微滴表面獲得了與離子型起泡液同樣的表面電荷。離子型表面活性劑的濃度越大,吸附的表 面活性劑越多,則硅油表面電荷形成的電勢越大。帶電的消泡劑小滴與氣泡之間因相同的電荷產(chǎn)生排斥,阻礙了 消泡劑微滴與氣泡的接近,使消泡劑效力降低。所以起泡液的 pH 值對消泡效果的影響較大。
     3) 起泡體系的性質(zhì) 同樣的消泡劑在不同的起泡體系中,消泡效力往往不同。有資料說,有機(jī)硅消泡劑在烷基苯磺酸鹽水溶液中 無消泡作用。 實際上,不僅起泡體系的成分和濃度對消泡效力影響很大,起泡體系的其它性質(zhì)也有很大影響。起泡液的粘 度和湍動狀況都影響消泡劑微粒的擴(kuò)散速率。起泡液的溫度和 pH 值也影響消泡劑活性成分的溶解度。
(2) 消泡劑失效的原因 化學(xué)穩(wěn)定性是消泡劑的必要條件,因此消泡劑在起泡體系中,一般不會由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而失效。它失效的 原因大多是由于分散狀態(tài)的改變所引起的,只有消除這一原因,即可充分發(fā)揮消泡劑的效力。
     1) 消泡劑微粒變得過小 根據(jù)消泡劑作用機(jī)理,消泡劑是以微粒形式吸附在泡膜上,通過微粒的破碎,使氣泡穿孔、破滅或合并。微 粒的直徑與泡膜厚度相近,效果較好。當(dāng)消泡劑微粒經(jīng)反復(fù)發(fā)揮作用,一再破碎,最終粒徑就會變得過于小于泡 膜的厚度,難以使氣泡穿孔而達(dá)到破泡的目的。 此外,隨著時間的延續(xù),消泡劑活性成分也會受助泡表面活性劑的作用,使微粒笑道不足以破滅的程度。消 泡劑活性成分若與起泡液“親和性”過強(qiáng),消泡劑微粒變得過小而失效的傾向就較大。
    2) 消泡劑微粒變得過大 在起泡液中,消泡劑微粒碰撞時有可能合并、凝聚變大。再則,消泡劑聚集在泡膜上,當(dāng)源源不斷的泡沫由 液體中涌到表面時,會像“浮選作用”一樣,把分布在液體內(nèi)部的消泡劑微粒集中到液面上的泡沫層中,泡沫破 滅后化成少量液體,大量的消泡劑微粒聚集在少量液體里,很容易發(fā)生消泡劑微粒的凝聚。當(dāng)消泡劑活性成分與 起泡液親和性過弱時,凝聚的傾向也較大。 因此凝聚成較大顆粒消泡劑微粒運(yùn)動緩慢。不能迅速聚集到泡膜的氣液界面上來發(fā)揮消泡作用,消泡劑的活 性就變差。
    3) 消泡劑微粒表面性質(zhì)發(fā)生變化 起泡液中的助泡表面活性劑附著在消泡劑活性成功微粒上,使活性成分被增溶,成為親液分子團(tuán)。這樣,雖 然可以消耗一些助泡劑而降低一些起泡力,但同時使消泡劑的活性成分的表面性質(zhì)發(fā)生變化而失去消泡活性。當(dāng) 體系中的助泡劑濃度增加時,消泡就變得較為困難。這一方面是起泡力增強(qiáng),另一方面是助泡劑使消泡劑表面性 質(zhì)發(fā)生變化的關(guān)系。

7. 使用消泡劑的方法及注意事項
(1) 添加方法
    1) 間隙添加-常用的方法 如果不是連續(xù)起泡,而且起泡不嚴(yán)重,則可將消泡劑一次加入或定時加入。因為消泡劑添加量較小,為使消泡劑分散均勻,應(yīng)該在起泡液湍動劇烈的地方添加。許多場合可以手工添加。若起泡猛烈或者為了迅速滅泡,可 以用噴槍噴射。 如果在一定限度內(nèi)允許泡沫存在,只是為了防止泡沫過多,則可將不溶性的、高效硅膏狀消泡劑涂抹在容器 壁液面上部邊緣,或者將其涂敷在金屬網(wǎng)或其它紡織品網(wǎng)之上,覆蓋在容器的一定位置。泡沫層升高接觸到硅膏 消泡劑即可破滅,從而阻擋泡沫溢出。一次加入不夠,可多次加入或定時加入。
    2) 連續(xù)添加-生產(chǎn)規(guī)模較大 消泡劑加入后,從開始起消泡作用也開始失效。間 歇添加的消泡劑,卻在連續(xù)地?fù)p耗,當(dāng)含有的消泡劑不 足以控制泡沫時,就需要補(bǔ)充添加,如果我們掌握消泡劑的必要消耗量,就能實現(xiàn)連續(xù)添加,可以節(jié)約消泡劑的用量,避免無意義的消耗。 連續(xù)添加,可將消泡劑加入設(shè)備上面的高位槽內(nèi),高位槽擱置在設(shè)備湍動劇烈處,按照消泡劑實際需要量, 連續(xù)向設(shè)備內(nèi)滴加。如果設(shè)備是壓力系統(tǒng),可用計量泵加入.
   3) 自控添加-比較先進(jìn) 任何起泡液不一定自始至終都在起泡。何時起泡,泡量的大小沒有準(zhǔn)確的規(guī)律。添加消泡劑是為了補(bǔ)充消耗,不起泡時無須添加。因此可以采取自控添加方法,根據(jù)起泡先兆,自控添加消泡劑。自控裝置要依據(jù)各種裝置的 特點來設(shè)計,添加一些必要儀表控制。比較適合于自控添加的是,大型化工蒸餾塔、吸收塔、聚合釜等等。
(2) 注意事項
   1) 稀釋 消泡劑添加量一般很少,對于起泡體系添加的消泡劑活性含量從 1ppm~100ppm,食品級的消泡劑一般建議用 量 10ppm。如此少量的消泡劑,要迅速分散必須稀釋。 本體型和溶劑型的消泡劑,須用溶劑或者起泡體系的液體稀釋;乳液型消泡劑,用水或起泡介質(zhì)稀釋。
  2) 溫度 乳液型消泡劑只能用冷水稀釋,熱水稀釋會破乳。
   稀釋后的乳液由于表面活性劑濃度變低,乳液極不穩(wěn)定,很快分層而失效。適用期只有 2~4h,所以消泡劑要 現(xiàn)配現(xiàn)用。 對于復(fù)配商,稀釋供應(yīng)商高濃度的消泡劑要適當(dāng)補(bǔ)加增稠劑和抗菌劑,才可延長消泡劑的適用期。
(3) 添加量及添加時機(jī) 消泡劑的添加量和添加時機(jī),用戶要進(jìn)行試驗后確定。不能盲目進(jìn)行,否則會造成不必要的浪費(fèi)。 8. 消泡劑的儲存及失效消泡劑的處理 本體型和溶劑型消泡劑貯存時間比乳液型的要長。乳液型消泡劑在貯存時要避免高溫或結(jié)冰。超過貯存期的 乳液型消泡劑,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)分層或破乳,可以用乳化設(shè)備進(jìn)行“再生”處理。如果體系中含有增稠劑的,直接再生 即可;如果無增稠劑,重新分散處理時,可適當(dāng)補(bǔ)加乳化劑。經(jīng)再生處理失效的消泡劑乳液,穩(wěn)定性不好,應(yīng)盡 快用完。
9. 幾種常用消泡劑
目前效果較好并常用的就是以下三類消泡劑。
(1) 聚醚類消泡劑 種類挺多,主要有以下幾種:
    1) GP 型消泡劑 以甘油為起始劑,由環(huán)氧丙烷,或環(huán)氧乙烷與環(huán)氧丙烷的混合物進(jìn)行加成聚合而制成的 GP 型的消泡劑親水性差,在發(fā)泡介質(zhì)中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的發(fā)酵液中。它的抑泡能力比消 泡能力優(yōu)越,適宜在基礎(chǔ)培養(yǎng)基中加入,以抑制整個發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。
    2) GPE 型消泡劑即泡敵 在 GP 型消泡劑的聚丙二醇鏈節(jié)末端再加成環(huán)氧乙烷,成為鏈端是親水基的聚氧 乙烯氧丙烯甘油,也叫。按照環(huán)氧乙烷加成量為 10%,20%,50%分別稱為 GPE10,GPE20,GPE50。 GPE 型消泡劑親水性較好,在發(fā)泡介質(zhì)中易鋪展,消泡能力強(qiáng),但溶解度也較大,消泡活性維持時間短, 因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。
    3) GPES 型消泡劑:是一種新的聚醚類消泡劑,在 GPE 型消泡劑鏈端用疏水基硬脂酸酯封頭,便形成兩 端是疏水鏈,當(dāng)中間隔有親水鏈的嵌段共聚物。這種結(jié)構(gòu)的分子易于平臥狀聚集在氣液界面,因而表面活 性強(qiáng),消泡效率高。 一般液體在水中的溶解度隨著溫度的升高而升高,但是聚醚具有逆溶解性,即在冷水中溶解,隨著溫度升高,溶 解度變低,出現(xiàn)混濁,此點溫度稱為濁點。產(chǎn)生濁點的原因以聚乙二醇為例。因為聚乙二醇在無水狀態(tài)鏈節(jié)呈鋸齒 形。當(dāng)與水接觸時,因為醚鍵中的氧原子與水中的氫原子形成氫鍵,這時鏈節(jié)就成為曲折形, 聚乙二醇的鏈節(jié):左圖鋸齒形;右圖曲折形 聚醚在水中,分子中親水的氧原子與水分子形成氫鍵,疏水的-CH2-CH2-基置于內(nèi)側(cè),則聚醚溶于水。當(dāng)溫 度升高時,由于氫鍵結(jié)合很弱,分子運(yùn)動較為劇烈時,氫鍵破壞,曲折形的鏈節(jié)轉(zhuǎn)化為如圖 8 中左圖的鋸齒形。 -CH2-CH2-基就暴露出來了,聚醚在水中的溶解度變小而析出,使液體變混濁了。所以聚醚在低溫時由于氫鍵的 存在它是親水的,高溫時呈鋸齒形是疏水的,當(dāng)它由親水變?yōu)槭杷畷r的溫度為濁點。
(2) 有機(jī)硅消泡劑 有機(jī)硅消泡劑的特點:
   1) 表面張力小,二甲基硅油的表面張力比水、表面活性劑水溶液及一般油類低,因此有非常強(qiáng)的消泡效果,用量為 起泡液的 5~200ppm(指活性含量);
    2) 非極性,在水、動植物油、高沸點礦物油中都不溶解,且活性高。一滴甲苯溶液的硅油放在水面上,會在水面上 擴(kuò)展,顯著降低水的表面張力.對大部分起泡體系都有消泡作用,抑泡持續(xù)性也非常好;
    3) 化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱性較好;
    4) 生理惰性,可用于食品、化妝品、醫(yī)藥行業(yè);
    5) 品種型號多,可供多種發(fā)泡體系選擇。
有機(jī)硅消泡劑的種類
1) 本體型:活性成分含量為 100%的油型(硅油)及油膏型(硅油+白炭黑)的消泡劑,主要用于非水體系。
2) 溶液型:硅油或硅油膏用各種有機(jī)溶劑配制而成,主要用于非水體系,特別是油體系的消泡,比前者易分散.硅油 用柴油稀釋可作潤滑油消泡劑,硅油膏用礦物油分散,用于紙漿黑液消泡。代表性有SRE-2122高粘度有機(jī)硅消泡劑、SRE-2201-6。
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