【免费下载】影响泡沫稳定性的因素
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影响泡沫稳定性的因素
泡沫破坏的过程,主要是隔开的液膜由厚变薄,直至破裂的过程。因此泡沫的稳定性主要决定排液快慢和液膜的强度,影响泡沫稳定性的主要因素,即是影响液膜所保持厚度和表面膜强度的因素,但比较
复杂,以下因素,仅作初步分析。
1、表面张力
泡沫的生成是液体表面积的增加过程,而液体表面积的增加意味着体系的能量也相应的增加。因此,从热力学的角度看,低表面张力显然有利于泡沫的生成,生成相同总面积的泡沫,可以少做功。但是,不能保证泡沫的稳定性,只有当表面膜具有一定的强度,低表面张力才有助于泡沫的稳定,泡沫排液的速度和气泡液膜的交界处与平面液膜之间的压力差有关。表面张力低则压差小,因而排液速度较慢,液膜变薄也较慢,这有利于泡沫的稳定。
2、表面膜强度和表面粘度
从第一个影响速度来看,决定泡沫稳定性的关键在于表面膜的强度,而表面液膜的强度主要决定于表面吸附膜的坚固性,此坚固性以表面粘度为其量度。表面粘度与泡沫的稳定性有密切关系。它与表面活性剂的种类、添加剂的性质及其浓度有关,表面粘度大的溶液,所生成的泡沫寿命也较长,即泡沫较为稳定。一些蛋白质的分子较大,分子间作用较强,故其水溶液所形成的泡沫稳定性也较高。一般疏水基中分支较多的表面活性剂,其分子间的作用较直链者为差,因而溶液的表面粘度较小,泡沫稳定性也较差。
3、表面张力的“复原”作用和表面弹性
泡沫的液膜受到冲击时,会发生局部变薄的现象。与此同时、变薄之处的液膜表面积增大,表面吸附的表面活性剂分子密度较前减少,表面积增加。于是,没有变薄部分的表面分子有向变薄处迁移的趋势,使变薄处表面分子的密度增大,从而表面张力又下降至原来的数值。在表面分子的迁移过程中,会带动邻近的的液体一起迁移,结果使受外力冲击而变薄的液膜重新变厚。表面张力和液膜厚度的复原均导致液膜强度的恢复,使泡沫具有一定的稳定性而不易破坏。此种复原作用也称作表面弹性。纯液体没有表面弹性,其表面张力不会随表面积的变化而变化,因而不能形成稳定的泡沫。
4、气体通过液膜的气体透过性
一般形成的泡沫中,气泡大小总是不均匀的。小泡中的气体压力比大泡中的大,于是,气体从高压的小泡中透过液膜扩散至低压的大泡中,造成小泡消失,大泡变大,以消耗小泡来增长大泡,引起泡沫中气泡的重排,产生机械冲击导致液膜破裂,最终泡沫消失。
一般表面粘度高者,气体透过性低,其泡沫稳定性较好;反之表面粘度低者,气体透过性高,泡沫稳定性较差。气体透过性与表面吸附膜的紧密程度有关,表面吸附的分子排列越紧密,则气体越难透过。
除上述因素外,影响泡沫稳定性的还有表面电荷的斥力、温度等因素。其中最重要的因素是表面膜强度,它取决于表面吸附分子的表面结构和相互作用。表面吸附分子排列紧密、相互作用强时,不仅表面膜本身具有较大的强度,而且还能使表面层下面邻近的溶液层不易流
走,排液比较困难,液膜厚度较易保持。因此想要消除泡沫,应该首先考虑组成表面膜的表面活性剂的分子结构和性质。