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消泡劑 Defoamer
集萃印花網(wǎng)  2009-05-14

    概述

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

  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(zhǎng),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)用于清除膠乳、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(guò)程中產(chǎn)生的有害泡沫。

    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(kāi)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(jiàn)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(lái)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(shù)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(wú)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(guò)程是:當(dāng)體系加入消泡劑后,其分子雜亂無(wú)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、高級(jí)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(lái),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。

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    消泡劑的種類

    一、按成分分為:

  1、天然油脂(即豆油、玉米油等)

  優(yōu)點(diǎn):來(lái)源容易,價(jià)格低,使用簡(jiǎn)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(guò)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(yáng)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的醇是最有效的消泡劑。

  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、苯乙酸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

  最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?赡苁怯捎谒c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。

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  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(duì)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(wú)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(duì)所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能,隸屬?gòu)V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(guò)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(rùn)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(guò)程中的消泡;在化學(xué)工業(yè)中它被用于合成樹(shù)脂、膠乳、涂料、油墨等過(guò)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(guò)程的消泡?蓪⒐柚吭阱伇谏稀⒊隹谔幓蛲吭诮饘倬W(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光和胃鏡檢查前清除臟器或胃內(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(guó)許可使用的消泡劑有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復(fù)合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、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(wú)毒無(wú)害,對(duì)菌種無(wú)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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  二、按功能分為:

  1、耐堿消泡劑

  在高溫強(qiáng)堿條件下能迅速消泡, 持久抑泡。穩(wěn)定性好,用量少,效率高,不漂油;廣泛應(yīng)用于造紙蒸煮黑液處理、紡織印染行業(yè)中的強(qiáng)堿型精煉劑、強(qiáng)堿條件下清洗劑和其它高溫強(qiáng)堿的水相體系消泡。

  2、耐酸消泡劑

  由脂肪酸酯和脂肪酰胺等物質(zhì)組成,廣泛應(yīng)用于濕法磷酸、鈦白粉生產(chǎn)、硼酸生產(chǎn)及其他強(qiáng)酸體系。

  3、高粘性泡沫消泡劑

  本品是針對(duì)造紙制漿黑液、化學(xué)選礦、特種化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的泡沫,其粘度大、泡沫細(xì)密、消除難度大等特點(diǎn)研制而成的一種高效復(fù)合型消泡劑。

  4、涂料消泡劑

  含有多種優(yōu)質(zhì)的消泡成分,因而適用面廣,它特別適用于消除苯丙膠乳、乙丙膠乳、純丙膠乳、醋酸乙烯膠乳等體系的泡沫。

  5、造紙消泡劑

  可以有效控制紙漿、泡沫漫溢和提高抄紙質(zhì)量。泛應(yīng)用于造紙抄造系統(tǒng)消泡,亦可用于造紙污水處理、防凍液、蒸餾系統(tǒng)消泡。

  6、水泥砂漿消泡劑

  可以有效控制水泥砂漿體系內(nèi)泡沫產(chǎn)生,使混凝土構(gòu)件更加致密光亮。

  7、油田工業(yè)消泡劑

  可以有效控制油田工業(yè)過(guò)程中內(nèi)泡沫產(chǎn)生,提高石油生產(chǎn)效率。

  8、清洗用消泡劑

  可以有效控制清洗劑產(chǎn)生泡沫。

  9、陽(yáng)離子體系消泡劑

  可以有效控制含有陽(yáng)離子體系泡沫產(chǎn)生,廣泛應(yīng)用于造紙抄造用陽(yáng)離子松香膠、陽(yáng)離子型清洗劑,亦可用于造紙污水處理、防凍液、蒸餾系統(tǒng)消泡。

  10、高效發(fā)酵消泡劑

  克服了普通型有機(jī)硅消泡劑耐高溫性差、抑泡時(shí)間短的缺點(diǎn);對(duì)在發(fā)酵罐中上升積累的泡沫能象聚醚一樣快速的消除,同時(shí)本品擁有聚醚無(wú)法比擬的時(shí)間抑泡的優(yōu)點(diǎn)。

  11、水處理消泡劑

  有機(jī)硅消泡劑對(duì)水性發(fā)泡體系具有很強(qiáng)消泡,抑泡功能,,添加量小且使用成本比較低,是水性體系較理想的消泡劑。

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    消泡劑常識(shí)

  

  泡沫(foam)是一種普遍的自然現(xiàn)象,對(duì)于我們大家來(lái)說(shuō),也許并不陌生。如在日常生活中燒飯、下餃子、煮面條,稍不留神,就能因泡沫而溢鍋;在兒時(shí)玩的吹泡泡,吹出五彩繽紛的泡沫,漫天飄浮;在急速倒入杯中的啤酒所溢出的泡沫;在海水拍岸,擊打在海岸邊礁石所形成的壯觀的泡沫;還有在人們洗滌衣物時(shí),常見(jiàn)的肥皂、洗衣粉水液泡沫;沐浴露、洗發(fā)香波所產(chǎn)生的泡沫更是再熟悉不過(guò)的了。

  盡管消防隊(duì)員巧妙地利用泡沫撲滅一些火災(zāi),點(diǎn)心師傅利用泡沫現(xiàn)象(作用)為我們制出了可口的面包、蛋糕和松糕,炎炎夏日里喝上一瓶汽水或啤酒多么地解渴,這都是泡沫的作用。又諸如泡沫浮選、泡沫冶金、泡沫印染、泡沫印花、泡沫塑料……

    泡沫的危害

  1、生產(chǎn)能力受到大大的限制:如各種生物發(fā)酵(啤酒生產(chǎn)、酒精制造、醫(yī)藥上各大抗生素的生產(chǎn)……)中各種發(fā)酵罐反應(yīng)釜蒸煮罐等設(shè)備,為了防止泡沫的出現(xiàn),防止漫溢損失,投料系數(shù)要大打折扣,有時(shí)達(dá)不到30%。

  2、造成原料和產(chǎn)品的浪費(fèi):由于泡沫的原因,能夠造成有用或貴重原料因漫溢而損失,由此產(chǎn)生的浪費(fèi)就不言而喻。如造紙廠、糖廠飽充工序、紡織廠的織造工序的上油工序,常因泡沫而引起溢出。

  3、延長(zhǎng)了反應(yīng)周期:由于化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)物中包括有氣體、液體,泡沫會(huì)造成氣體滯留,延長(zhǎng)了反應(yīng)周期,不必要地多消耗了動(dòng)力。又如果酒發(fā)酵由于泡沫存在使反應(yīng)過(guò)度而變味……。

  4、影響產(chǎn)品品質(zhì):紡織工業(yè)中的染色、印花以及水性涂料工藝過(guò)程中,由于氣泡的滯留,導(dǎo)致成品布上斑痕、疵點(diǎn);紙漿漿液的泡沫除了給環(huán)境衛(wèi)生、工人健康造成危害,成品紙也會(huì)出現(xiàn)許多孔洞,造成產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降。

  5、不利于準(zhǔn)確計(jì)量:工業(yè)過(guò)程中,由于泡沫的存在,干擾液面計(jì)的測(cè)量準(zhǔn)確,造成測(cè)量失誤,液體中由于泡沫的存在,使得液體密度發(fā)生較大波動(dòng),往往還能引起反應(yīng)釜吸收塔蒸餾塔液位虛高,致使操作失去平衡,甚至發(fā)生事故。

  6、污染環(huán)境、引起事故的原因之一:由于泡沫漫溢,必然會(huì)污染生產(chǎn)環(huán)境及其周圍環(huán)境,有的甚至造成重大事故。如:美國(guó)某煉油廠因渣油泡沫漫溢,引起重大火災(zāi),損失慘重,這里不僅是造成浪費(fèi),而且使人的生命財(cái)產(chǎn)都招致嚴(yán)重?fù)p失。

  此外,還有染色上的高溫噴染、溢流染色等新技術(shù)的應(yīng)用,如不解決泡沫的問(wèn)題,是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。又如現(xiàn)在十分普及的洗衣機(jī),若不是解決洗衣粉、洗滌劑的無(wú)泡、低泡問(wèn)題,那么洗衣機(jī)也就不能夠如此地普及應(yīng)用。以上這些還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是泡沫危害的全部,但足以見(jiàn)到它的嚴(yán)重性。

  總之,泡沫的存在,影響著國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門、方方面面,若不能很好地加以解決,可以毫不夸張的說(shuō),“泡沫”將成為我們的攔路虎,成為某些過(guò)程的“瓶頸”。令人欣慰的是,對(duì)于泡沫的消除,我們已有良策。

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