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消泡劑

概述

　　　在工業(yè)生產(chǎn)的過程中會(huì)產(chǎn)生許多有害泡沫，需要添加消泡劑。

消泡前

消泡后

　　消泡劑的種類很多，有機(jī)硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亞胺和酰胺類的，具有消泡速度更快，抑泡時(shí)間更長，適用介質(zhì)范圍更廣，甚至苛刻介質(zhì)環(huán)境如高溫、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于**膠乳、紡織上漿、食品發(fā)酵、生物醫(yī)藥、涂料、石油化工、造紙、工業(yè)清洗等行業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的有害泡沫。右圖為消泡劑,消泡前后中的圖片.

消泡劑的消泡機(jī)理

　　　泡及泡沫常伴隨著人們的生活和生產(chǎn)，有時(shí)需要利用它，像浮選、滅火、除塵、洗滌、制造泡沫陶瓷和塑料等；有時(shí)需要消除它，如發(fā)酵、涂料、造紙、印染、排除體內(nèi)器官脹氣、鍋爐用水、廢水處理及棱鏡(或玻璃)的制造等。所謂“泡”或“氣泡”是指不溶性氣體存在于液體或固體中，或存在于以它們的薄膜包圍的獨(dú)立的氣泡(bubble)。許多氣泡聚集在一起彼此以薄膜隔開的積聚狀態(tài)謂之泡沫(foam)。氣泡是一種具有氣/液、氣/固、氣/液/固界面的分散體系，后者常見于選礦及油田體系的氣泡。一般而言，純水和純表面活性劑不起泡，這是因?yàn)樗鼈兊谋砻婧蛢?nèi)部是均勻的，很難形成彈性薄膜，即使形成亦不穩(wěn)定，會(huì)瞬間消失。但在溶液中有表面活性劑的存在，氣泡形成后，由于分子間力的作用，其分子中的親水基和疏水基被氣泡壁吸附，形成規(guī)則排列，其親水基朝向水相，疏水基朝向氣泡內(nèi)，從而在氣泡界面上形成彈性膜，其穩(wěn)定性很強(qiáng)，常態(tài)下不易破裂。泡沫的穩(wěn)定性與表面粘性和彈性、電斥性、表面膜的移動(dòng)、溫度、蒸發(fā)等因素有關(guān)。再者，氣泡與液體的表面張力反變相關(guān)，其張力愈小，則愈易起泡。在生活和生產(chǎn)中，有時(shí)泡沫的出現(xiàn)，給人們帶來諸多不便，故必須消泡。凡能破壞泡沫穩(wěn)定性的因素，均可用于消泡。消泡涵蓋“抑泡”和“破泡”兩重因素。有機(jī)硅消泡劑即賦此功能，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。一般物理消泡法難于瞬間消泡，而化學(xué)和界面消泡，則十分快捷、便當(dāng)、高效。概而言之，消泡劑是指具有化學(xué)和界面化學(xué)消泡作用的藥劑。作為消泡劑，有低碳醇、礦物油、有機(jī)極性化合物及硅樹脂等。其形態(tài)有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作為消泡劑均具消泡力強(qiáng)、化性穩(wěn)定、生理惰性、耐熱、耐氧、抗蝕、溶氣、透氣、易擴(kuò)散、易滲透、難溶于消泡體系且無理化影響、消泡劑用量少、高效等特點(diǎn)。消泡劑品種繁多，用途廣泛。消泡劑“抑泡”、“破泡”過程是：當(dāng)體系加入消泡劑后，其分子雜亂無章地廣布于液體表面，抑制形成彈性膜，即終止泡沫的產(chǎn)生。當(dāng)體系大量產(chǎn)生泡沫后，加入消泡劑，其分子立即散布于泡沫表面，快速鋪展，形成很薄的雙膜層，進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透，層狀入侵，從而取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低，便流向產(chǎn)生泡沫的高表面張力的液體，這樣低表面張力的消泡劑分子在氣液界面間不斷擴(kuò)散、滲透，使其膜壁迅速變薄，泡沫同時(shí)又受到周圍表面張力大的膜層強(qiáng)力牽引，這樣，致使泡沫周圍應(yīng)力失衡，從而導(dǎo)致其“破泡”。不溶于體系的消泡劑分子，再重新進(jìn)入另一個(gè)泡沫膜的表面，如此重復(fù)，所有泡沫，全部覆滅。

消泡劑的組成：

　　　（1）活性成份

　　作用：破泡、消泡，減小表面張力：

　　代表物：硅油、聚醚類、**醇等。

　　（2）乳化劑

　　作用：使活性成分分散成小顆粒，便于分散在水中，更好的起到消泡、抑泡效果。

　　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、含氧溶劑等

　　（4）乳化助劑

　　作用：使乳化效果更好。

　　代表物：*分散劑：疏水二氧化硅等；*增粘劑：CMC、聚乙烯醚等。

　　消泡劑的種類

　　1、天然油脂（即豆油、玉米油等）

　　優(yōu)點(diǎn)：來源容易，價(jià)格低，使用簡單；

　　缺點(diǎn)：如貯存不好，易變質(zhì)，使酸值增高。

　　2、聚醚類消泡劑

　　種類挺多，主要有以下幾種：

　　a.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(gè)發(fā)酵過程的泡沫產(chǎn)生。

　　b.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(shí)間短，因此用在粘稠發(fā)酵液中效果較好。

　　c.GPES型消泡劑：有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。

　　3、高碳醇

　　高碳醇是強(qiáng)疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。七十年代初前蘇聯(lián)學(xué)者在陰離子、陽離子、非離子型表面活性劑的水溶液中試驗(yàn)，提出醇的消泡作用，與其在起泡液中的溶解度及擴(kuò)散程度有關(guān)。C7~C9的醇是*有效的消泡劑。

　　C12~C22的高碳醇借助適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡渲瞥闪６葹?~9μm，含量為20~50%的水乳液，即是水體系的消泡劑。

　　還有些成酯，如苯乙醇油酸酯、***月桂醇酯等在青霉素發(fā)酵中具有消泡作用，后者還可作為前體。

　　4、硅類

　　*常用的是聚二甲基硅氧烷，也稱二甲基硅油。它表面能低，表面張力也較低，在水及一般油中的溶解度低且活性高。它的主鏈為硅氧鍵，為非極性分子。與極性溶劑水不親和，與一般油的親和性也很小。它揮發(fā)性低并具有化學(xué)惰性，比較穩(wěn)定且毒性小。純粹的聚二甲基硅氧烷，不經(jīng)分散處理難以作為消泡劑。可能是由于它與水有高的界面張力，鋪展系數(shù)低，不易分散在發(fā)泡介質(zhì)上。因此將硅油混入SiO2氣溶膠，所構(gòu)成的復(fù)合物，即將疏水處理后的SiO2氣溶膠混入二甲基硅油中，經(jīng)一定溫度、一定時(shí)間處理，就可制得。

　　有機(jī)硅消泡劑系由硅脂、乳化劑、防水劑、稠化劑等配以適量水經(jīng)機(jī)械乳化而成。其特點(diǎn)是表面張力小，表面活性高，消泡力強(qiáng)，用量少，成本低。它與水及多數(shù)有機(jī)物不相混溶，對大多數(shù)氣泡介質(zhì)均能消泡。它具有較好的熱穩(wěn)定性，可在5℃-150℃寬廣的溫度范圍內(nèi)使用；其化學(xué)穩(wěn)定性較好，難與其他物質(zhì)反應(yīng)，只要配置適當(dāng)，可在酸、堿、鹽溶液中使用，無損產(chǎn)品質(zhì)量；它還具有生理惰性LD250g/Kg鼠，通常用于食品和醫(yī)藥行業(yè)。它對所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能，隸屬廣譜型消泡劑范疇。它被廣泛用于洗滌劑、造紙、紙漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產(chǎn)過程中的消泡。在石油工業(yè)中，它被大量用于天然氣的脫硫，加速油氣分離；它還被用于乙二醇的干燥、芳香烴的萃取、瀝青的加工、潤滑油的脫蠟等裝置中控制或抑制氣泡。在紡織工業(yè)中，它用于染色、精練、上漿等過程中的消泡；在化學(xué)工業(yè)中它被用于合成樹脂、膠乳、涂料、油墨等過程中的消泡；在食品工業(yè)中它被用于各種濃縮、發(fā)酵、蒸餾過程的消泡。可將硅脂涂在鍋壁上、出口處或涂在金屬網(wǎng)上，進(jìn)行消泡。將硅脂配成溶液，可用于油相系統(tǒng)消泡。將硅脂加低粘度硅油配成水乳液，可用于多種水相系統(tǒng)消泡。在醫(yī)學(xué)上，通常用于患者術(shù)前、X光和胃鏡檢查前**臟器或胃內(nèi)器官的脹氣。

　　消泡劑大致可分兩類:一類能消除已產(chǎn)生的氣泡,如乙醇等;另一類則能抑制氣泡的形成如乳化硅油等。我國許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物、聚氧乙烯聚氧丙烯****醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯

　　5、聚醚改性硅

　　結(jié)合了聚醚跟有機(jī)硅消泡劑二者的優(yōu)點(diǎn)，具有無毒無害，對菌種無害，添加量極少，是一種高性價(jià)比的產(chǎn)品。

　　6、新型自乳化消泡劑

　　含特殊改性的聚硅氧烷。具有極好的耐熱性和耐酸堿性及化學(xué)穩(wěn)定性，可在很寬的溫度范圍內(nèi)廣泛用于各種惡劣體系的泡沫消去和抑制

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