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关于消泡剂的详解!

时间:2020-10-12 11:49:37来源:环保工程师

水处理中的泡沫问题困扰了很多的人,调试初期泡沫、表面活性剂泡沫,冲击泡沫,过氧化泡沫,循环水处理中投加非氧化性杀菌剂产生的泡沫等等,所以水处理中消泡剂的使用就比较常见了,本文全面介绍消泡剂的原理、分类、选型及用量!

1、泡沫的消除方法

1、物理方法

从物理学角度考虑消除泡沫的方法主要包括放置挡板或滤网、机械搅拌、静电、冷冻、加热、蒸汽、射线照射、高速离心、加压减压、高频振动、瞬间放电和超声波(声学液体控制)等,这些方法都在不同的程度上促进了液膜两端气体的透过速率和泡膜的排液,使得泡沫的稳定因素小于衰减因素,从而泡沫的数量逐渐减少。但是这些方法共同的缺点是使用受环境因素的制约性较强、消泡速率不高等,优点在于环保、重复利用率高。

2、化学方法

从化学角度消除泡沫的方法主要包括化学反应法和添加消泡剂的方法。化学反应法是指通过加入一些试剂使其与起泡剂发生化学反应,生成不溶于水的物质,从而降低了液膜中表面活性剂的浓度,促使泡沫的破裂,但是这种方法存在发泡剂成分不确定、产生难溶性物质对体系设备产生危害等缺点。现如今各行各业应用广泛的消泡方法是加入消泡剂的方法,这种方法最大的优点在于破泡效率高、使用方便等优点,但是寻找合适高效的消泡剂是关键。

2、消泡剂的原理

消泡剂,也称消沫剂,原理有以下几点:

1、泡沫局部表面张力降低导致泡沫破灭

该种机理的起源是将高级醇或植物油撒在泡沫 上,当其溶入泡沫液,会显著降低该处的表面张力。因为这些物质一般对水的溶解度较小,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烈地向四周牵引、延伸,最后破裂。

2、破坏膜弹性而导致气泡破灭

消泡剂添加到泡沫体系中,会向气液界面扩散,使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

3、促使液膜排液

消泡剂能促使液膜排液,因而导致气泡破灭,泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质,也可以起到消泡作用。

4、添加疏水固体颗粒可导致气泡破灭

在气泡表面疏水固体颗粒会吸引表面活性剂的 疏水端,使疏水颗粒产生亲水性并进入水相,从而起到消泡的作用。

5、增溶助泡表面活性剂可导致气泡破灭

某些能与溶液充分混合的低分子物质,可以使气泡表面活性剂被增溶、使其有效浓度降低。有这 种作用的低分子物质如辛醇、乙醇、丙醇等醇类,不仅可减少表面层的表面活性剂浓度,而且还会溶入表面活性剂吸附层,降低表面活性剂分子间的紧密程度,从而减弱了泡沫的稳定性。

6、电解质瓦解表面活性剂双电层

对于借助泡沫的表面活性剂双电层互相作用,产生稳定性的起泡液,加入普通的电解质即可瓦解表面活性剂的双电层起消泡作用。

3、消泡剂的分类

常用的消泡剂按成分不同可分为硅(树脂)类、表面活性剂类、链烷烃类和矿物油类。

1、硅(树脂)类

硅树脂消泡剂又称乳剂型消泡剂,使用方法是将硅树脂用乳化剂(表面活性剂)乳化分散在水中后投加到废水中。二氧化硅细粉是另一种消泡效果较好的硅类消泡剂。

2、表面活性剂类

此类消泡剂其实是乳化剂,即利用表面活性剂的分散作用,使形成泡沫的物质在水中保持稳定的乳化状态分散,从而避免生成泡沫。

3、链烷烃类

链烷烃类消泡剂是用乳化剂把链烷烃蜡或其衍生物乳化分散后制成的消泡剂,其用途与表面活性剂类的乳化型消泡剂类似。

4、矿物油类

以矿物油为主要消泡成分。为了改善效果,有时混合金属皂、硅油、二氧化硅等物质一起使用。此外,为使矿物油容易扩散到发泡液表面,或者使金属皂等均匀分散在矿物油中,有时还可投加各种表面活性剂。

4、不同种类消泡剂的优缺点

矿物油类、酰胺类、低级醇类、脂肪酸及脂肪酸酯类、磷酸酯类等有机物消泡剂的研究应用较早,属于第一代消泡剂,其具有原料易得、环保性能高、生产成本低等优点;缺点在于消泡效率低、专用性强、使用条件苛刻等。

聚醚类消泡剂是第二代消泡剂,主要包括直链聚醚、由醇或氨为起始剂的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三种。聚醚类消泡剂最大的优点在于抑泡能力强,除此以外,还有些聚醚类的消泡剂具有耐高温、耐强酸强碱等优良性能;缺点是使用条件受温度限制、使用领域窄、消泡能力较差、破泡速率低等。

有机硅类消泡剂(第三代消泡剂)有较强的消泡性能、快速的破泡能力、挥发性低、对环境无毒害、无生理惰性、使用范围广等优点,因此有着广阔的应用前景和巨大的市场潜力,但是抑泡性能较差。

聚醚改性聚硅氧烷消泡剂同时兼有聚醚类消泡剂和有机硅类消泡剂的优点,是消泡剂的发展方向。有时还可以根据其逆溶解性重复利用,但是目前此类消泡剂的种类较少,还处于研发阶段,生产的成本较高。

5、消泡剂的选型

选择消泡剂要符合以下几点:

1、在起泡液中不溶或难溶

为破灭泡沫,消泡剂应该在泡膜上浓缩、集中。对破泡剂的情况,应在瞬间浓缩、集中,对于抑泡的情况应经常保持在这种状态。所以消泡剂在起泡液中是过饱和状态,只有不溶或难溶才易于达到过饱和状态。不溶或难溶,才易于聚集在气液界面,才易于浓缩在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。用于水体系的消泡剂,活性成分的分子,须为强疏水弱亲水,HLB值在1.5-3范围,作用才最好。

2、表面张力低于起泡液

只有消泡剂分子间作用力小,表面张力低于起泡液,消泡剂微粒才能够在泡膜上浸入及扩展。值得注意的是,起泡液的表面张力并非溶液的表面张力,而是助泡溶液的表面张力。

3、与起泡液有一定程度的亲和性

由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争,所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快,消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,会溶解;过疏又难于分散。只有亲疏适宜,效力才会好。

4、与起泡液不发生化学反应

消泡剂与起泡液发生反应,一方面消泡剂会丧失作用,另一方面可能产生有害物质,影响微生物的生长。

5、挥发性小,作用时间长

首先要确定需要使用消泡剂的体系,是水性体系或油性体系。如发酵行业,就要使用油性的消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类的。水性涂料行业就要用水性消泡剂,有机硅消泡剂。选择出消泡剂,比较添加量,在参考价格,可得出最适用最经济的消泡剂产品。

6、影响消泡剂使用效果的因素

1、消泡剂在溶液中的分散性

消泡剂在溶液中的分散状态和表面性能显著影响其它消泡性能。消泡剂应具有合适的分散程度和粒径太大或太小的颗粒会影响它们的消泡活性。

2、泡沫体系中消泡剂的相容性

当表面活性剂完全溶解在水溶液中时,它通常定向排列在泡沫的气液界面上以稳定泡沫。当表面活性剂处于不溶状态或过饱和状态时,颗粒分散在溶液中并积聚在泡沫上,泡沫充当消泡剂。

3、发泡系统环境温度

发泡液体的温度也会影响消泡剂的性能。当发泡液体本身的温度相对较高时,建议必须使用特殊的耐高温消泡剂,因为如果使用普通的消泡剂,消泡效果肯定会大大降低,而且消泡剂会直接将乳液破乳。

4、包装、储存和运输

消泡剂适用于5~35℃储存,保质期一般为6个月。不要把它放在热源附近或暴露在阳光下。根据常用的化学储存方法,确保使用后密封,避免变质。

5、消泡剂的添加比例

原液的添加和稀释后的添加在一定程度上有一些偏差,并且比例不相等。由于表面活性剂浓度低,稀释的消泡剂乳液极不稳定,很快就不会分层消泡性能相对较差,不适合长期储存建议稀释后立即使用。

添加消泡剂的比例需要通过现场试验来验证效果,不应该过分添加。

7、消泡剂的用量

消泡剂的种类很多,不同类型的消泡剂所需要的添加量是不同的,下面我们为大家介绍一下六类消泡剂的添加量:

1、醇类消泡剂:醇类消泡剂使用时,用量一般在0.01-0.10%以内。

2、油脂类消泡剂:油脂类消泡剂的添加量在0.05-2%之间,脂肪酸酯类消泡剂的添加量是0.002-0.2%之间。

3、酰胺类消泡剂:酰胺类消泡剂效果比较好,添加量一般在0.002-0.005%以内。

4、磷酸酸类消泡剂:磷酸酸类消泡剂常用在纤维和润滑油中,添加量为0.025-0.25%之间。

5、胺类消泡剂:胺类消泡剂主要在纤维加工中使用,添加量为0.02-2%。

6、醚类消泡剂:醚类消泡剂在造纸印染、净洗中用的比较多,添加量一般是0.025-0.25%。

原标题:关于消泡剂的详解!

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