水处理中的泡沫问题一直困扰着许多人。在调试初期泡沫、表面活性剂泡沫、冲击泡沫、过氧化泡沫、循环水处理中添加非氧化性*菌剂产生的泡沫等,因此消泡剂在水处理中的使用相对常见。
(一)消泡原理
消泡剂又称消沫剂,其原理如下:
①泡沫的局部表面张力降低,导致泡沫破裂
这种机制的起源是将高级醇或植物油洒在泡沫上,当它们溶入在泡沫液中时,那里的表面张力会显著降低。由于这些物质在水中的溶解度通常较低,表面张力的降低仅限于泡沫的局部,而泡沫周围的表面张力几乎没有变化。表面张力降低的部分被强力拉动和拉伸,最终破裂。
②破坏薄膜的弹性并导致气泡破裂
当消泡剂加入到泡沫体系中时,它会扩散到气液界面,使具有泡沫稳定作用的表面活性剂发生难以恢复膜弹性的能力。
③促进液膜排液
消泡剂能促进液膜的排液,从而导致气泡破裂。泡沫的排出速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排出的物质也可以起到消泡的作用。
④添加疏水性固体颗粒会导致气泡破裂
气泡表面的疏水固体颗粒吸引表面活性剂的疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡作用。
⑤增溶和增强泡沫的表面活性剂会导致泡沫破裂
一些可以与溶液充分混合的低分子物质可以增加气泡表面活性剂的溶解度,降低其有效浓度。具有这种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅会降低表面层中的表面活性剂浓度,还会溶解到表面活性剂吸附层中,降低表面活性剂分子的紧密性,从而削弱泡沫的稳定性。
⑥电解质瓦解表面活性剂双电层
为了使表面活性剂双电层与泡沫相互作用产生稳定的发泡溶液,可以通过向消泡剂中加入普通电解质来分解表面活性剂的双电层。
(二)消泡剂的选型
消泡剂的选择应符合以下几点:
①不溶于或不溶于发泡溶液
为了破灭泡沫,消泡剂应该浓缩、集中在泡沫膜上。对破泡剂的情况下,应立即浓缩、集中,在抑制泡沫的情况下应经常保持这种状态。因此消泡剂在其起泡溶液中处于过饱和状态,只有不溶或难溶才能容易达到过饱和状态。不溶或难溶,容易在气液界面聚集,容易集中在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。水系统中使用的消泡剂,即活性成分分子,必须是强疏水性和弱亲水性的,HLB值在1.5-3的范围内,才能获得最佳效果。
②表面张力低于发泡液
只有当消泡剂的分子间作用力较小且表面张力低于发泡溶液的表面张力时,消泡剂颗粒才能在泡膜上浸入并膨胀。值得注意的是,发泡液的表面张力不是溶液的表面张力,而是助泡液的表面张力。
③与起泡液具有一定的亲和性
由于消泡过程实际上是泡沫坍塌速度和泡沫生成速度之间的竞争,因此消泡剂必须能够在发泡液中快速分散,才能在更大范围的起泡液中迅速发挥作用。为了使消泡剂快速扩散,消泡剂的活性成分必须与起泡溶液具有一定程度的亲和性。消泡剂的活性成分离起泡液过亲,会溶解;过疏又难以分散。只有亲疏适宜,效果才会好。
④与起泡液无化学反应
消泡剂与起泡液发生反应,一方面导致消泡剂失去效力,另一方面可能产生影响微生物生长的有害物质。
⑤挥发性低,作用时间长
首先,有必要确定需要使用消泡剂的体系,无论是水性体系或油性体系。在发酵工业中,应使用油性消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类的消泡剂。水性涂料行业需要水性消泡剂和有机硅消泡剂。选择出消泡剂,比较添加量,并参考价格,以获得最合适、最经济的消泡剂产品。
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