表面活性劑泡沫學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1表面活性劑泡沫表面活性劑泡沫第一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑2打開啤灑、香檳瓶即有大量泡沫出現(xiàn)等，液體泡沫。 人們通常所說的泡沫多指 面包、蛋糕等彈性大的物質(zhì)以及泡沫塑料、餅干等為固體泡沫。液體泡沫也是本節(jié)要討論的主要內(nèi)容。第1頁/共90頁第二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。泡沫:以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的氣泡聚集物。起泡劑：起泡好的物質(zhì)稱為起泡劑。穩(wěn)泡劑：在表面活性劑配方中加入增加泡沫穩(wěn)定性的物質(zhì)。 第2頁/共90頁第三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。泡沫性質(zhì) 圖8.1 氣泡、氣泡分散體、泡沫第3頁/共90頁第四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第4頁/共90

2、頁第五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2.發(fā)泡速度高于破泡速度第5頁/共90頁第六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 3.制造泡沫的方法1)聚集法發(fā)泡液中有高壓氣體、低沸點(diǎn)液體或反應(yīng)后能生成氣體的物質(zhì)，通過減壓或化學(xué)反應(yīng)，使氣體分子集合形成泡沫。如啤酒、汽水、水沸騰和泡沫滅火器等。 2）分散法通過攪拌、振蕩、噴射空氣等方法使氣、液混合。第6頁/共90頁第七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第7頁/共90頁第八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第8頁/共90頁第九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。B表面張力排液圖73 Plateau邊界 由于阻力的存在，膜達(dá)到一定的厚度可能達(dá)到暫時(shí)平衡。從曲面壓力看，膜之間夾角為

3、120度時(shí)，泡沫最穩(wěn)定。第9頁/共90頁第十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 膜之間夾角為120度時(shí)，泡沫最穩(wěn)定，所以在多邊形泡沫結(jié)構(gòu)中，大多數(shù)是六邊形。第10頁/共90頁第十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。小氣泡內(nèi)的壓力大于大氣泡內(nèi)的壓力.2）氣泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散第11頁/共90頁第十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖7.4 泡沫生成模式圖 第12頁/共90頁第十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第13頁/共90頁第十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 2）表面活性劑的穩(wěn)泡性 泡沫“壽命”第14頁/共90頁第十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑163.4.2 表面活性劑的起泡和

4、穩(wěn)定作用1 表面活性劑的起泡性表面活性劑在外界作用下產(chǎn)生氣泡的難易程度加壓通氣、攪拌W外=E=A第15頁/共90頁第十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑172 表面活性劑的穩(wěn)泡性穩(wěn)泡劑天然化合物高分子化合物合成表面活性劑第16頁/共90頁第十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑18在肥皂水里加入一小匙的砂糖或少許的茶葉，放在陰暗處過夜后，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這種肥皂水吹出來的泡泡顏色不但鮮艷，而且比較不容易破裂。肥皂，熱水第17頁/共90頁第十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第18頁/共90頁第十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑201

5、 表面張力泡沫的穩(wěn)定性與那些條件相關(guān)呢？3 界面膜的性質(zhì)2 表面張力的修復(fù)作用4 表面電荷5 泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散第19頁/共90頁第二十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第20頁/共90頁第二十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第21頁/共90頁第二十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖7-5 表面活性劑的自修復(fù)作用第22頁/共90頁第二十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第23頁/共90頁第二十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第24頁/共90頁第二十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。3）界面膜的性質(zhì)第25頁/共90頁第二十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。一些表面活性劑（）的表面張力等性質(zhì)和泡沫壽命的關(guān)系表面

6、活性劑表面張力(達(dá)因厘米)表面粘度（表面泊）泡沫壽命（秒）Tritox-10030.5-6烷基苯磺酸鈉32.5310-3440E607ZL25.6410-31650月桂酸鉀35.03910-32200十二烷基硫酸鈉38.5210-369十二烷基硫酸鈉23.55510-36100由表7-1可知 溶液表面張力的高低與泡沫的壽命無一定關(guān)系。第26頁/共90頁第二十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。表十二醇對(duì)純十二烷基硫酸鈉水溶液的表面粘度和泡沫壽命的影響十二烷基硫酸鈉濃度（g/100ml）十二醇濃度（g/100ml）表面粘度（表面泊）泡沫壽命（秒）0.10210-3630.10.001210-3825

7、0.10.0033110-312000.10.0053210-313800.10.0083210-315900.50-2950.50.0052.59600.50.0152.511000.50.0252.451200 第27頁/共90頁第二十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。a 十二烷基硫酸鈉在液膜上形成的吸附 b 十二烷基硫酸鈉與十二醇在液膜形成的堆密混合膜圖7-6液膜中形成了十二烷基硫酸鈉與十二醇在液膜形成的堆密混合膜第28頁/共90頁第二十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 圖7-7 月桂酰異丙醇胺對(duì)0.1%月桂酸鈉溶液（pH=10）的泡沫壽命和表面粘度的影響 一方面，表面粘度大使液膜表面強(qiáng)度

8、增加；另一方面使臨近液膜的液體不易排出第29頁/共90頁第三十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第30頁/共90頁第三十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。液面上氣泡半徑隨時(shí)間變化的速度，來衡量氣體的透過性。 氣體透過性與表面吸附膜的緊密程度有關(guān)，表面吸附分子排列愈緊密，表面粘度愈高，氣體透過性愈差，泡沫的穩(wěn)定性愈好。第31頁/共90頁第三十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖78 液膜中離子型表面活性劑雙電層 圖79 離子型表面活性劑的雙電層第32頁/共90頁第三十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。隨著碳鏈的增加，起泡力也隨之而增加，但常會(huì)經(jīng)過一個(gè)最高值。隨著碳鏈再增長(zhǎng)，起泡力反而要降低。C12和C14

9、 第33頁/共90頁第三十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2）表面活性劑的親水基 親水基的水化能力強(qiáng)就能在親水基周圍形成很厚的水化膜 離子型表面活性劑其親水性基水化性強(qiáng)又能使液膜的表面帶電 極性鍵：穩(wěn)泡劑應(yīng)選擇分子結(jié)構(gòu)中帶有羥基，氨基和酰氨基的表面活性劑以便在表面膜中可形成氫鍵，而增加表面膜粘度達(dá)到穩(wěn)泡的目的。第34頁/共90頁第三十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第35頁/共90頁第三十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖7-10 氣流法測(cè)定泡沫穩(wěn)定性 第36頁/共90頁第三十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 圖7-11 攪拌法測(cè)定泡沫的穩(wěn)定性 圖7-12 泡沫性能v-t曲線 可由vt曲線求得

10、，量出vt曲線下的積分量，即為泡沫體積對(duì)時(shí)間的積分面積，用Lf表示出泡沫的穩(wěn)定。 第37頁/共90頁第三十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第38頁/共90頁第三十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第39頁/共90頁第四十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第40頁/共90頁第四十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第41頁/共90頁第四十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第42頁/共90頁第四十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第43頁/共90頁第四十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第44頁/共90頁第四十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第45頁/共90頁第四十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第46頁/共90

11、頁第四十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第47頁/共90頁第四十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第48頁/共90頁第四十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。A 脂肪酸乙醇酰胺 代表產(chǎn)品為月桂酸單乙醇酰胺 特點(diǎn)：此產(chǎn)品表面活性高，泡沫穩(wěn)定性好，有良好的鈣皂分散力，抗硬水性能好。第49頁/共90頁第五十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。B 脂肪酸二乙醇胺 代表產(chǎn)品，月桂酸二乙醇酰胺 特點(diǎn)：能增加溶液的粘度，穩(wěn)泡力強(qiáng)，具有鈣皂分散力。第50頁/共90頁第五十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第51頁/共90頁第五十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。1)擴(kuò)展系數(shù)S0，消泡劑能在泡沫液膜上擴(kuò)展；S0，則不能在泡沫液

12、膜上擴(kuò)展。第52頁/共90頁第五十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2)浸入系數(shù) 第53頁/共90頁第五十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。Ross假說：第54頁/共90頁第五十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑561 表面張力2 界面膜的性質(zhì)3 表面張力的修復(fù)作用4 表面電荷5 泡內(nèi)氣體的擴(kuò)散1 降低局部表面張力2 破壞界面膜的彈性 使其失去自動(dòng)修復(fù)作用3 降低膜黏度4 固體顆粒消泡機(jī)理第55頁/共90頁第五十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第56頁/共90頁第五十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 3)消泡劑降低液膜粘度使泡沫壽命縮短而消泡第57頁/共90頁第五十八頁，編

13、輯于星期日：二十點(diǎn) 分。固體顆粒表面必須是疏水性的。圖8-20 疏水二氧化硅消泡過程第58頁/共90頁第五十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第59頁/共90頁第六十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2022-5-2表面活性劑61消 泡 劑1 降低局部表面張力2 破壞界面膜的彈性 使其失去自動(dòng)修復(fù)作用3 降低膜黏度4 固體顆粒1 天然油脂、礦物油2 固體顆粒3 合成表面活性劑第60頁/共90頁第六十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。1.天然油脂第61頁/共90頁第六十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第62頁/共90頁第六十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第63頁/共90頁第六十四頁，編輯于星期日：二十

14、點(diǎn) 分。A二元醇作起始劑 例如 乙二醇單硬脂酸酯 結(jié)構(gòu)式 HOCH2CH2OOCC17H35 特點(diǎn)：白色至奶油色固體或片狀物，可用于金屬加 工、化妝品洗滌劑和藥物生產(chǎn)中作消泡劑。 1.脂肪酸酯型 第64頁/共90頁第六十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。特點(diǎn)：白色或微黃色蠟狀固體易溶于植物油，可作 為糕點(diǎn)和豆?jié){的消泡劑。 B丙三醇作起始劑 例如 甘油單硬脂酸酯 第65頁/共90頁第六十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2.聚醚型密的表面膜，因此不失為一類性能優(yōu)良的水體系消泡劑。第66頁/共90頁第六十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2.聚醚型第67頁/共90頁第六十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。

15、3.有機(jī)硅型a表面張力低b溶解度低且活性高 c揮發(fā)性低并具化學(xué)惰性無生理毒性第68頁/共90頁第六十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖716 二氧化硅微粒因吸附水而使表面布滿羥基 第69頁/共90頁第七十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 圖717 FWDD的形成過程示意圖 ( a)消泡劑作為外相的WO型乳狀液，(b)OW型乳化劑水溶液；(c)油相為消泡劑的WOW型乳狀液(PWBD) 第70頁/共90頁第七十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第71頁/共90頁第七十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第72頁/共90頁第七十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。加溶第73頁/共90頁第七十四頁，編輯于星期日：

16、二十點(diǎn) 分。圖818 帶同種電荷的消泡劑與氣泡間的電斥力第74頁/共90頁第七十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。表83 硅油微滴在不同溶液條件下的 電勢(shì)第75頁/共90頁第七十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖719 C12H25SO4Na溶液中硅油微滴的 電勢(shì)和消泡系數(shù) 第76頁/共90頁第七十七頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。 表74 消泡劑在不同起泡液中的不同效力 第77頁/共90頁第七十八頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第78頁/共90頁第七十九頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第79頁/共90頁第八十頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第80頁/共90頁第八十一頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第81頁/共90頁第八十二頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2）合成表面活性劑滅火劑有限空間的室內(nèi)火災(zāi)滅火的高泡型泡沫劑3）含氟表面活性劑泡沫滅火劑第82頁/共90頁第八十三頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第83頁/共90頁第八十四頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。圖720 帶電的氣泡吸附反離子過程示意圖這種方法特別適合于離子濃度低含量少的物質(zhì)的分離。第84頁/共90頁第八十五頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。第85頁/共90頁第八十六頁，編輯于星期日：二十點(diǎn) 分。2）泡沫酸化壓裂液(泡沫酸)適合于厚度大的碳酸鹽巖油層，也適合于重復(fù)酸化的老井和水敏性地層。3）泡沫在氣井排水中的應(yīng)用4）泡沫沖砂洗井第