1、消泡劑的種類及不同種類優(yōu)缺點(diǎn)

1.1.1　消泡劑的種類

消泡劑按照不同的分類標(biāo)準(zhǔn)可以有很多種方法, 如按形式分可分為固體顆粒型、乳液型、分散體型、油型和膏型五大類;按消泡劑在不同工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用可以分為紡織工業(yè)消泡劑、造紙工業(yè)消泡劑、涂料工業(yè)消泡劑、食品工業(yè)消泡劑和石油工業(yè)消泡劑等 ;按消泡劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)和組成可以分為礦物油類、醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、酰胺類、磷酸酯類、有機(jī)硅類、聚醚類、聚醚改性聚硅氧烷類消泡劑。

1.2.1　不同種類消泡劑的優(yōu)缺點(diǎn)

礦物油類、酰胺類、低級(jí)醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、磷酸酯類等有機(jī)物消泡劑的研究應(yīng)用較早, 屬于第一代消泡劑, 其具有原料易得、環(huán)保性能高、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)在于消泡效率低、專用性強(qiáng)、使用條件苛刻等。

聚醚類消泡劑是第二代消泡劑, 主要包括直鏈聚醚、由醇或氨為起始劑的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三種。聚醚類消泡劑最大的優(yōu)點(diǎn)在于抑泡能力強(qiáng), 除此以外, 還有些聚醚類的消泡劑具有耐高溫、耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿等優(yōu)良性能;缺點(diǎn)是使用條件受溫度限制、使用領(lǐng)域窄、消泡能力較差、破泡速率低等。

有機(jī)硅類消泡劑(第三代消泡劑)有較強(qiáng)的消泡性能、快速的破泡能力、揮發(fā)性低、對(duì)環(huán)境無毒害、無生理惰性、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn), 因此有著廣闊的應(yīng)用前景和巨大的市場潛力, 但是抑泡性能較差。

聚醚改性聚硅氧烷消泡劑同時(shí)兼有聚醚類消泡劑和有機(jī)硅類消泡劑的優(yōu)點(diǎn), 是消泡劑的發(fā)展方向。有時(shí)還可以根據(jù)其逆溶解性重復(fù)利用,但是目前此類消泡劑的種類較少, 還處于研發(fā)階段, 生產(chǎn)的成本較高。

2.2　消泡劑的消泡機(jī)理

關(guān)于消泡劑的作用機(jī)理至今還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識(shí), 根據(jù)前人所提出的消泡劑機(jī)理, 大致可以將消泡劑分為以下三種:

2.2.1　具有概括性的消泡機(jī)理

典型的具有概括性的消泡機(jī)理是Robinson消泡機(jī)理和羅斯假說。其中Robinson機(jī)理是羅斯假說的基礎(chǔ), 它主要強(qiáng)調(diào)了消泡劑破壞泡沫的排液和Marangoni效應(yīng)實(shí)現(xiàn)消泡;羅斯假設(shè)是在消泡劑顆粒為非可溶小滴物質(zhì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的, 而實(shí)際上有的消泡劑產(chǎn)生消泡作用是在溶解狀態(tài)下進(jìn)行的, 所以羅斯假說的消泡機(jī)理并不全面。

2.2.2　聚硅氧烷消泡劑的作用機(jī)理

具有代表性的聚硅氧烷消泡機(jī)理主要有“架橋-鋪展”機(jī)理、“架橋-脫濕”機(jī)理 、“鋪展-液體夾帶”機(jī)理等。“架橋-鋪展”機(jī)理主要從“聚硅氧烷自身張力比較低, 容易在液膜上鋪展”這一基本點(diǎn)出發(fā), 它強(qiáng)調(diào)的是消泡劑液滴易變形, 但是這種理論不能解釋單獨(dú)的聚硅氧烷與聚硅氧烷和固體離子混合物作為消泡劑時(shí)之間的消泡差異。“架橋-脫濕”機(jī)理主要是從聚硅氧烷自身具有疏水性的角度出發(fā), 但對(duì)于粘度很大的聚硅氧烷的消泡作用就不能很好的解釋。“鋪展-液體夾帶”機(jī)理尚不能被證實(shí), 因?yàn)橛行┦聦?shí)表明聚硅氧烷有時(shí)候并沒有在泡膜表面鋪展, 可是同樣可以破泡。

2.2.3　疏水固體顆粒的消泡機(jī)理

疏水性的固體顆粒在泡沫體系中, 首先會(huì)吸引表面活性劑的疏水端, 使得疏水性的固體顆粒變?yōu)橛H水性的, 從而降低了泡膜中表面活性劑的濃度, 促使泡沫破裂。這種消泡機(jī)理不能解釋其它消泡劑的作用機(jī)理, 過于片面。

還有些泡沫破裂的原因是消泡劑擴(kuò)展作用產(chǎn)生的沖擊、使表面活性劑被增溶破泡、電解質(zhì)瓦解液膜表面雙電層的破泡等。從以上這些消泡機(jī)理可以看出, 每種消泡劑對(duì)不同的泡沫體系, 其作用的側(cè)重點(diǎn)不同, 但都是通過破壞泡沫的穩(wěn)定因素實(shí)現(xiàn)消泡。

3.3　消泡劑的作用因素

泡沫體系的多樣性決定了泡沫穩(wěn)定因素的多樣性, 消泡劑種類的多樣性決定了消泡機(jī)理的多樣性, 隨著對(duì)消泡機(jī)理的研究深入, 人們?cè)絹碓蕉嗟陌l(fā)現(xiàn)沒有一種機(jī)理可以解釋所有消泡劑的作用機(jī)理, 也就是說消泡劑的作用機(jī)理因情況的不同而不同。消泡劑的作用機(jī)理主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面:

三個(gè)方面 :

(1)消泡劑微滴侵入液膜擴(kuò)展, 頂替原來液膜表面上溶劑, 降低此處的表面張力, 使得液膜內(nèi)部受力不均, 從而促使液膜破裂。

(2)消泡劑破壞膜彈性使液膜失去自修復(fù)作用而消泡。

(3)消泡劑降低液膜黏度促使液膜的排液速率和氣體的擴(kuò)散速率使泡沫壽命縮短而消泡。