泡沫与消泡剂
发酵过程中泡沫的控制方法
发酵过程中泡沫的控制方法
发酵过程中泡沫的控制方法主要有以下几种：
1. 定期搅拌：通过定期搅拌可以破坏发酵液表面的泡沫，同时使酵母能均匀分布在发酵液中，有利于菌体和产品的分离。
2. 使用消泡剂：可以在发酵液中添加适量的消泡剂，它能在一定程度上降低表面张力，抑制泡沫的产生或使已有的泡沫减少。
3. 采用自动消泡系统：对于大型发酵罐，可以安装自动消泡系统，利用压缩空气在发酵液中产生气泡并携带消泡剂进入上部液体区域，起到消泡效果。
4. 控制通气量：适当控制通气的速率，避免过度产生二氧化碳气体。
5. 调整培养基的pH值：可以通过调节培养基的pH值来改变微生物的生长环境，从而抑制泡沫的产生。
6. 通过加入防沫剂：防沫剂是一种能够抑制泡沫产生的化学物质。
加入后可有效地减缓泡沫的产生。
但需要注意的是，防沫剂不会完全消除泡沫的出现，只能在一定程度上控制。
总的来说，这些方法应结合具体的发酵条件（如温度、湿度、压力等）进行选择
和应用。
消泡剂
图示
2.消泡剂能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.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
•消泡剂是利用其界面特性起到消泡效果的，根据 破泡理论，通过泡膜和消泡剂的表面张力找出界面 引力要求的侵入系数(E)和扩张系数(s)中所表述的 消泡作用的相互关系。在水性涂料中建筑乳液和消 泡剂的表面上，测定其界面张力的结果，如表1所 示。 表1 消泡剂的成分不同对分散液滴能力的影响 消泡的成分 液滴大小/微米 金属皂类 7.3 石蜡类 8.2 硅酮类 5.2 复合硅酮类 4.8
消泡剂
活性成份
乳化剂
载体
乳化助剂
活性成份
• 作用：破泡、消泡，减小表面张力; • 代表物：硅油、聚醚类、高级醇等。
乳化剂
• 作用：使活性成分分散成小颗粒，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、皂盐、 op系列等、吐温系列、斯盘系列等。
载体
• 作用：有助于载体和起泡体系的结合，易 于分散到起泡体系里，把两者结合起来， 其本身的表面张力低，有助于抑泡，且可 以降低成本。 • 代表物：除水以外的溶剂，如脂肪烃、芳 香烃、含氧溶剂等
其衰减的机理主要有气体透过液膜的扩 散和液膜的排液这两个方面，这两种性质是 泡沫本身固有的属性,与表面活性剂的存在与 否都没有关系,但是这两种衰减机理,只在泡 沫体系形成的初始阶段作用比较明显,随着泡 沫体系的衰减,这两种作用逐渐减弱,使得泡 沫衰减的速率逐渐变慢。
专业生产消泡剂
专业生产消泡剂消泡剂是一种常见的化工产品，用途广泛。
它可以有效地去除液体表面的气泡，防止泡沫的产生和扩散。
消泡剂的主要成分是表面活性剂，它能够破坏液体的表面张力，使气泡破裂和消散。
消泡剂在生产和工业领域中被广泛应用，起着重要的作用。
在许多生产过程中，液体表面会产生气泡。
气泡的存在会妨碍流体的正常运动和物质的正常反应。
例如，在化工生产中，气泡会影响反应的速度和效果，甚至导致产品质量下降。
在造纸工业中，湿纸浆中的气泡会造成纸张质量不均匀和出现缺陷。
在食品加工过程中，气泡会影响产品的口感和质量。
因此，消泡剂的使用对这些行业来说非常重要。
消泡剂的工作原理是通过表面活性剂的作用来破坏液体表面的张力，使气泡破裂和消散。
表面活性剂是一种可以降低液体表面张力的化合物。
它分为两个部分，亲水性和疏水性。
亲水性部分会与水分子相互作用，疏水性部分则与气泡表面的脂质相互作用。
当表面活性剂加入液体中时，亲水性部分向液体中扩散，疏水性部分集聚在气泡表面。
这样，表面活性剂就会降低液体的表面张力，使气泡破裂。
消泡剂有多种类型，例如有机消泡剂和无机消泡剂。
有机消泡剂是由有机化合物合成而成，具有良好的消泡效果和稳定性。
无机消泡剂则主要由无机盐或氧化物制成，具有较强的耐高温性能。
根据不同的行业和应用需要，可以选择适合的消泡剂类型。
消泡剂的使用方法也有多种。
通常，消泡剂会以液体的形式添加到需要处理的液体中。
在工业生产中，消泡剂可以通过加入搅拌器、喷淋器或计量泵等设备进行投加。
在一些特殊情况下，消泡剂可以作为涂层或涂料的添加剂使用，以防止气泡在涂层表面形成。
消泡剂的应用领域非常广泛。
在化工生产中，消泡剂被广泛应用于油田、石油化工、涂料、染料和洗涤剂等行业。
在造纸工业中，消泡剂可以防止湿纸浆中的气泡对纸张质量的影响。
在食品加工中，消泡剂可以防止在搅拌、搅打和发酵过程中产生过多的气泡。
此外，消泡剂还可以用于水处理、废水处理、医药制造、电子工业等领域。
第七章 表面活性剂的起泡和消泡
Gibbs定义液膜的弹性为
E
2d d 2A d ln A dA
d dA
液膜的稳定性决定于表面张力随表面积A的变化率
局部变薄的B处本体相中的表面活性剂分子也会吸附到B处的表面上，
这种吸附过程不能使局部变薄的B处恢复液膜厚度，会影响泡沫稳定
性。 醇类水溶液的泡沫稳定性不佳应该与其的表面吸附速率较快有一定的
表面活性剂化学及应用
张 煊
东华大学化学化工与生物工程学院
第七章 表面活性剂的起泡和消泡 作用
最早的表面活性剂肥皂 有“工业味精”之称。
通常意义上的泡沫往往是由大量呈多面体状的气泡密集堆
砌而成的集合体。 气泡之间所隔的液膜很薄，一般仅为数百nm左右，所以， 泡沫可以看作相互交联的立体液膜网络，属于气体分散在 液体介质中的多相粗分散系统，其中，气体为分散相（不 连续相），液膜为分散介质（连续相）。 泡沫又是一个热力学不维素及改性淀粉等。
第三节 消泡作用
一．消泡方法
消泡方法一般除了可采用机械搅拌，高速离心及超声波等击
碎泡沫，也可利用温度或压力的变化来破坏泡沫。但是，
最常用的消泡方法是采用消泡剂，消泡剂的作用是：
（1）与泡沫剂发生化学反应或使之溶解。例如用脂肪酸皂 类为泡沫剂的泡沫，加入无机酸或钙、镁盐可因产生不溶 于水的脂肪酸或难溶盐而使泡沫破裂。
4．酰胺类，即聚酰胺、二硬脂酸乙二胺等。
5．有机硅化合物类，即聚硅氧烷，其结构如下：
R R Si R R O Si R R O Si R R
n
6．其它 例如全氟化合物常用于油剂等非水系统的发泡；长 链脂肪钙（或镁、铝）皂也是有效的消泡剂；以及表面疏 水性的微粒，例如表面疏水性处理的SiO2、TiO2、膨润 土、硅藻土、滑石粉、活性白土、脂肪酰胺及重金属皂等
泡沫与消泡剂
1 、泡沫概述 泡沫是气体分散于液体所形成的多分散体系， 由于气液 两相密度相差大，液相中的气泡通常会很快上升到液面， 生 成 。 如果液面上存在一层较稳定的液膜 ，就会形成泡沫 ，因 此，泡沫可以看成是一种由液膜隔开的气饱聚集物。 4. 消泡剂的种类及应用 目 前国际市场上的消饱剂种类繁多，性能各异，下面 泡沫与乳状液一样，也是热力学不稳定体系。当气体 来就其特点及 通入水等一些粘度低的纯液体时并不能得到稳定而持久的泡 就具体选择几种具有代表性的有机硅消泡剂， 沫。当水中有表面活性剂存在时，即可得到稳定性较好的 I胜能进行对比和分析 : 饱沫 ，这就是表面活性剂的起抱作用。 4 . 1 硅油消泡剂 将单纯的有机硅 (如二甲基硅油) 乳化后，其表面张 力迅速降低，使用很小量即能达到很强的破抱和抑抱作用， 2. 消泡剂与消泡技术的发展 常用的有机硅消泡剂都是以硅 德国实验物理学家Quincke 首先指出用化学方法来消 成为一种重要的消泡剂成份， 泡，例如用乙醚蒸气可消除肥皂饱，19 世纪的胶体化学家 油作为基础组分，配以适宜的溶剂 ，乳化剂或无机填料配 J . Plat eau 曾对液体起泡性进行过研究， 指出表面张力小， 制成的，有机硅作为优良的消泡剂，特别具有一系列不同 硅油具有特殊的 粘度大的起泡性强。日 本胶体化学家佐佐木恒孝在二次大战 于非硅系消泡剂的特点。( 1 难溶性 之前即开始研究泡沫问题，战后连续发表许多文章，成为 化学结构，它属于非极性化合物，而其溶解度参数又与有 因此它既不溶于水或含有极性基团的化 消泡方面的一位专家。美国胶体化学家S . Ross 在二次大战 机化合物相差很大， 期间，研究润滑油的消饱问题，战后连续发表许多篇关于 合物，也不溶于非极性化合物，这就决定其既可用于水体 消泡的研究报告，在消泡剂的作用机理方面作出了突出贡 系，又可用于油体系，不仅用途广 ，抑饱能力强，而且 献。1952 年，美国Dow Coming 公司的 C. C. Currie 对当 其破泡效果也大为增强。 4.2 聚硅氧烷消泡剂 时的消泡剂文献做了较大规模的整理， 对造纸， 发酵、 锅炉 聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主 等方面的消泡技术进行了全面系统的研究。 1954 年，美国 [31 以聚二甲基硅氧烷为基材的消泡 Wagnd- ott 公司首先投产聚醚型消泡剂，已经得到迅速发 要组成物质适当配合而成， 展， 但广泛的应用和研究是从近几年随着聚醚工业的发展而 剂是消饱体系中一类理想的消泡剂，就是因为其不溶于水， 较难乳化，聚二甲基硅氧烷比碳链烃表面性能低 ，因此比 开始的。 通常在纺织业中应用的表面活性剂表面张力更低。 单纯的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差而迟缓， 消饱作用需 3. 消泡剂的消泡机理 二氧化硅粒子被硅油带到泡沫的空 消饱剂包括两种类型: 泡沫破坏剂作用在于摧毁已存在 要二氧化硅粒子来加强， 与表面活性剂发 的泡沫; 防泡剂则防止泡沫产生，这两种类型消饱剂混合 气- * 界面上并进人气饱液膜由于其疏水性， 使用时有加和性 。几种消饱剂混合使用也常起协同作用 ， 饱液滴的接触角大于90口从而迫使发泡液体从固体疏水粒子 ，
消泡剂简介
消泡剂消泡剂，又称为抗泡剂，在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。
广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。
一般来说，泡沫是气体在液体中的粗分散体，属于气-液非均相体系。
体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。
气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。
百科名片消泡剂（defoamer)又称为抗泡剂，在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。
广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。
消泡剂的发展近来消泡剂的研究主要集中在有机硅化合物与表面活性剂的复配、聚醚与有机硅的复配、水溶性或油溶性聚醚与含硅聚醚的复配等复配型消泡剂上，复配是消泡剂的发展趋势之一。
就目前消泡剂而言，聚醚类与有机硅类消泡剂的性能最为优良，对这两类消泡剂的改性与新品种的开发研究也比较活跃.为了消除传统消泡剂这种不可避免的弊病，出现了分子级消泡剂，这类消泡剂由特殊的矿物油及特殊的分子级消泡物质组成，整个分子呈类似于网状的超分支结构，具有多个锚定点，同时具有一定的自乳化作用，无需另外添加乳化剂，不会出现因乳化剂脱离而造成的缩孔现象。
3消泡剂Defoamer破泡剂·抑泡剂·脱泡剂总称为消泡剂。
破泡：相对于泡沫（泡沫聚合体），从空气侧侵入泡中，将泡合一破坏。
抑泡：从液体侧侵入泡中，将泡合一破坏，令泡沫难以产生。
脱泡：从气泡的界面侵入泡中，令气泡合一浮出液面。
4物理性质1、消泡快，抑泡性能好。
2、不影响起泡体系的基本性质。
3、扩散性、渗透性好。
4、化学性稳定。
5、无生理活性，无腐蚀、无毒、无不良副作用、不燃、不爆，安全性高。
5用途主要适用于线路板(PCB)流程;化工;电镀;印染;造纸;医药;水性油墨;陶瓷分切;钢板的清洗;铝业的加工;各种污水处理以及各种工业等水体系方面的消泡和抑泡。
第3章表面活性剂的功能与应用起泡和消泡作用
② 界面膜的弹性
（5）表面电荷 （6）表面活性剂的分子结构 （7）其他
降低液体的表面张力，有利于生成泡沫。
在当界面膜有一定的强度，能形成多面体泡沫时，低表
面张力有助于泡沫的稳定。 γ不是泡沫稳定的决定因素。
P 2
R
—丁醇水溶液的γ<十二烷基硫酸钠水溶液的γ（起泡
性更好）
—一些蛋白质、明胶水溶液的γ(稳泡性好）>表面
加入γ极低的消泡剂（聚氧乙烯聚硅氧烷等），使 膜失去弹性，液膜最终因失去自修复作用而破坏。
泡沫液膜的表面粘度高有利于延长泡沫的寿命。 增加液膜强度、减缓液膜排液速度、降低液膜
的透气性，阻止泡内气体的扩散等。 能产生氢键的稳泡剂能提高液膜的粘度。
疏水的固体颗粒（如二氧化硅）的作用是： 将原来吸附于液膜表面的表面活性剂从液膜表面上拉下来
排液的主要原因：
① 重力排液
存在密度差，液膜在重力作用下向下排液使液膜减薄，重力排液仅在 液膜较厚时起主要作用。
② 表面张力排液
表面张力排液
Laplace 公式
P 2
R
Plateau边界 B处液体压力＞A处，液体会从B处向A处排，
使气泡间膜变薄而破裂；膜的夹角是120°时， A和B之间的压差最小，因此，多边形泡沫结 构中多是六边形的。
泡沫是指气体分散在液体中的一种分散体系。气体是分散相， 液体是分散介质。
泡沫有两种类型：
(1) 稀泡沫
气体分子以小的球形均匀分布在较粘稠的液体中。气泡周 围的液膜较厚，且彼此之间相距较远。每个单独存在的气泡都 呈圆球形。
(2) 浓泡沫（多面体泡沫）
气体占的体积分数远大于液体，液体的黏度较小，气泡很 容易上升到液体表面，泡沫相互聚集，气泡之间被很薄的液膜 隔开，形成一个网状结构。在表面张力和重力的共同影响下， 气泡之间的隔膜变薄，而气泡的形状大小各异。
消泡剂用途
消泡剂用途
消泡剂是用于消除在液体中不需要的泡沫的化学物质。
它们广泛应用于各种工业过程中，以确保流程顺畅进行并提高产品质量。
以下是消泡剂的一些主要用途：
1. 水处理：在废水处理和循环水系统中，过多的泡沫会影响操作效率和处理效果，加入消泡剂可以有效控制泡沫的产生。
2. 纺织工业：在纺织生产过程中，如染色、漂白、洗涤等环节可能会产生大量泡沫，使用消泡剂可以避免泡沫导致的不均匀和质量问题。
3. 造纸工业：制浆和造纸过程会产生大量泡沫，这些泡沫不仅会降低纸张质量，还会减缓机器速度，消泡剂有助于防止这种情况发生。
4. 石油开采：在石油开采过程中，钻井液可能产生泡沫，这会影响其性能，消泡剂可以确保钻井液的稳定性和有效性。
5. 涂料和油漆制造：在生产涂料和油漆时，搅拌和其他加工步骤可能会引入空气，导致泡沫的形成，使用消泡剂可以防止泡沫对最终产品外观和性能的影响。
6. 食品和饮料加工：在食品和饮料的生产中，例如啤酒酿造、果
汁加工等，泡沫可能会造成溢出或影响生产效率，加入食用级消泡剂可以解决这一问题。
7. 清洁剂：家用和工业清洁产品在使用时可能会产生大量泡沫，这不仅会影响清洁效果，还会留下难以清除的残留物，消泡剂可以减轻这种影响。
8. 医药制造：在药品生产和填充过程中，泡沫可能会导致剂量不准确或污染，消泡剂有助于确保药品生产的精确性和卫生性。
消泡剂的应用十分广泛，对于提高工业生产效率和产品质量有着重要的作用。
然而，选择和使用消泡剂时需要根据具体的应用场合和要求来确定，因为不同类型和成分的消泡剂适用于不同的环境和条件。
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所以，液体的表面张力不是泡沫稳定性的决定因 素。
泡沫的结构与稳定性
(2)表面粘度：
表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。它通常 由两亲分子(如表面活性分子)在表面上所构成的单 分子层产生的。
表面粘度可用来度量液膜强度的大小，表面粘 度越高，液膜强度越大，泡沫越稳定。
泡沫的结构与稳定性
从表中的数据可以看出，表面粘度越大，泡沫越稳定，这是因为表 面粘度越大，液膜的强度越大。表面膜强度与表面吸附分子间的相 互作用有关，相互作用大，则强度大。
•
•
泡沫的危害 泡沫的危害
在实际生产中，泡沫也常常带 来危害。 ★影响仪表操作不利于准确计 量 ★浪费设备容量 ★降低结合强度 ★ 限制生产力 ★ 造成原料和产品的浪费 ★ 延长了反应周期 ★ 影响产品品质 ★ 污染环境、引起事故的原因 之一
消
泡
消泡剂作用原理
消泡剂，又称为抗泡剂，在工业生产的 过程中会产生许多有害泡沫，需要添加 消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上 浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油 化工、造纸、工业清洗等行业生产过程 中产生的有害泡沫。
吉布斯自由能： G=H–TS ΔG = ΔH – Δ(TS) 在等温、等压下 ΔG = ΔH – TΔS
ΔS熵变（混乱度）与ΔH焓变（热容）均为 差值用于判断一个化学反应是否可以自发进 行ΔG（自由能）
泡沫的结构与稳定性
1、什么是自发过程 无须外力的干涉，“任其自然，不去管它，便能自动进行下去的 过程，称为自发过程。
120°
泡沫的结构与稳定性
普拉托规则在建筑学上的一次应用是尼古拉斯·格雷姆肖在英国康 沃尔郡的伊甸园工程。
泡沫的稳定性
一、影响泡沫稳定性的因素
(1)表面张力 (2)表面粘度 (3)液体粘度 (4)表面张力的“修复”作用 (5)气体通过液膜的扩散(气体透过性) (6)表面电荷的影响
泡沫的结构与稳定性
日本的伊藤光一从泡沫结构的角度对泡沫进行了定义,但是却忽略了气 泡间的相互联系。 伊藤光一：泡沫是大量气体在少量液体中的分散体。液体容积俾 气体 容积大的时候，气泡基本是球形的，彼此之间的作用弱。
泡沫
目前,国内外学者一致认为: 泡沫是由不溶性气体分散在液体或 熔融固体中所形成的分散物系 ，是一 种热力学不稳定体系。
T2 > T1 Q
P2 > P1 气体
h2 > h1 液体
墨滴 扩散
泡沫的结构与稳定性
• 自发过程，往往是混乱度增加的过程
• • • # 墨水在清水中的扩散 # 冰的融化，水的气化 # 锌粒在酸溶液中反应溶解
Δ G判据：ΔG = ΔH – Δ(TS) Δ G < 0, 能自发进行 Δ G > 0 不自发进行，要进行需外力推动， 但反向是自发的。
表面膜吸附分子排列越紧密，则气体越难透过；表面 粘度越高，则气体越难透过。
泡沫的结构与稳定性
(6)表面电荷的影响
液膜表面带有电荷，有 利于液膜保持一定的厚 度，从而有利于泡沫稳 定。
液膜中离子型表面活性剂双电层示意图
静电排斥力
离子型表面活性剂作为起泡剂时，表面活性离子富集于液膜表面，组成了 表面双电层。当液膜变薄至一定程度时，两个双电层发生重叠，产生静电 斥力，有利于液膜保持一定的厚度，所以对泡沫的稳定性有利。
泡沫的定义及形成
3. 分类 按不同的方法，泡沫可分为三种。 (1)按泡沫寿命划分 寿命几秒的“短暂泡沫”和在无干扰条件下能维持几天不破的“持久 泡沫” (2)按产生泡沫的力和破泡之间的平衡分 不断接近平衡状态的“不稳定性泡沫”和平衡过程受阻的“稳定性泡 沫” (3)按聚集状态分 液多气少的“气泡分散体系”和气多液少的“泡沫”
决定泡沫稳定性的关键因素是液膜的强度。
小结
• 因为泡沫是热力学不稳定体系，其终归会变成具有较小表面积的无泡状态。 因此即使外观看来平静、比较稳定的泡沫体系，泡沫液也在不断地下落、蒸 发，不断进行着下述三阶段的变化： （1）气泡大小分布的变化 液膜包裹的一个气泡，就像一个吹鼓了的气球。由于气球膜有收缩力，所以 气球中压力大于气球外的压力；同样气泡膜有表面张力，气泡中压力大于气 泡外的压力。气泡大小的再分布，就是由气泡膜内气体的压力变化引起的。 气泡中气体压力的大小，依赖气泡膜的曲率半径 （2）气泡液膜变薄 取一杯泡沫，放置一段时间，就会在杯底部出现一些液体，而逐渐形成液相 及液面上的泡沫相这样具有界面的两层。底部出现的液体一部分是泡沫破灭 形成的，一部分是气泡膜变薄，排出液体形成的。 泡沫生成初期，泡沫液还比较厚，以后因蒸发排液而变薄，泡沫液会受重力 的影响向下排液，泡沫液随时间延续而变薄。 （3）泡沫破灭 泡沫由于排液，液量过少，表面张力降低，液膜会急剧变薄，最后液膜会变 得十分脆弱，以至分子的热运动都可以引起气泡破裂。因此只要泡沫液变薄 到一定程度，泡沫即瞬间破灭。 泡沫层内部的小气泡破灭后，虽一时还不能导致气液分离，只是合并成大气 泡，但排液过程使泡膜液量大幅度减少，使合并成的大气泡快速地破灭，最 后泡沫体系崩溃，气液分离。
消泡剂作用原理
物理方法：
搅拌、改变温度、使液体蒸发或冻结、急剧改变压力、离心 分离溶液、超声波振动及过滤
化学方法： 加入消泡剂 凡是加入少量物质能使泡沫很快消失的物质称为消泡剂，十 分快捷、便当、高效、用量小。
消泡剂作用原理
• 当发泡体系剧烈发泡时，滴加消泡剂后，如变魔术似的泡 沫立即消灭。实际上消泡剂的作用是抵消助泡物质的稳泡 作用。 • 泡沫本来是极不稳定的，如纯净的水在搅拌之下，也会形 成泡沫，但是一旦停止搅拌，泡沫马上消除。如果在水中 添加了助泡物质，由于助泡物的稳泡作用，才难以使泡沫 破灭。所以即使是会起泡的纯净表面活性剂，因为没有助 泡物，也不会形成稳定的泡沫。 • 人们研究消泡剂抵消助泡物稳泡的作用机理，是在上个世 纪40 年代开始，专家们各显神通提出许多机理。 • 以下分别介绍。综合了各路专家的推论，我们对消泡剂的 消泡机理会有一定的认识。
泡沫的定义及形成
4. 泡沫产生的条件 (1)气液接触：只有当气体与液体连续充分地接触时才有可能产生泡 沫,这是泡沫产生的必要条件。 (2)发泡速度高于破泡速度
一种纯液体要形成稳定的泡沫是很困难的。
纯水中气泡上升情况
泡沫的定义及形成
5、形成稳定泡沫的处理剂 ①表面活性剂类：肥皂 ②蛋白质类：例如蛋白质、明胶等，对泡沫也有良好的稳定作 用。这类物质虽然降低表面张力能力有限，但是它可以形成具有一定 机械强度的薄膜。 ③固体粉末：洗衣粉 ④其他类型：包括非蛋白质类的高分子化合物。
Δ G = 0 处于平衡状态。
泡沫的结构与稳定性
泡沫是热力学不稳定体系 热力学第二定律指出：自发过程，总是从自由能 较高的状态向自由能较低的状态变化。起泡过程 中自由能变化如下： △G=γ △A △G——自由能的变化 △A——表面积的变化 γ ——比表面能
泡沫的结构与稳定性
起泡时，液体表面积增加，△A为正值，因而△G为正值， 也就是说，起泡过程不是自发过程。 另一方面，泡沫的气液界面非常大，例如：半径1cm 厚 0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达25cm2；可 是，当其破灭为一个液滴后，表面积只有0.26cm2,相差上百 倍。显然，液体起泡后，表面自由能比无泡状态高得多。 泡沫破灭、合并的过程中，△A是一个绝对值是很大的负 数，也就是说泡沫破灭、合并的过程，自由能减小的数值很 大。因此泡沫的热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表 面积的无泡状态。
当气体进入含有表面活性 剂的溶液中时,便会形成长时间 稳定的泡沫体系。
表面活性剂中气泡上升情况
泡沫的结构与稳定性
普拉托 边界
6、泡沫的结构——plateau边界（普拉托 边界）
泡沫的结构与稳定性
当有三个或更多气泡在一起时， 气泡与气泡之间的形成plateau 边界，也称为Gibbs（吉布斯） 三角。
小结
从以上的讨论可以看出，影响泡沫稳定性的因素 很多，但最重要的因素是液膜的强度。 当表面活 性剂作为起泡剂及稳泡剂时，表面吸附分子排列 的紧密程度是决定表面膜强度的要因素。排列 紧密，则相互作用强，使表面膜强度大，而且使 表面吸附层下面邻近的溶液不易流动，排液相对 困难，液膜厚度容易保持，所以有较高的泡沫稳 定性。
消泡剂作用原理
• 1罗斯假说 • (1)扩展系数 • 1941年，哈金斯(Harkins.W.D）提出了扩展系数 S 的概 念
S＝ m int a
m —起泡介质的表面张力(mN·m-1）一般为水； int—消泡剂与起泡介质的界面张力(mN·m-1) a —消泡剂的表面张力(mN·m-1) 哈金斯认为当S>0时，消泡剂能在泡沫液膜上扩展，而当 S<0时，则不能在泡沫液膜上扩展。 • 也就是说S值越大则消泡剂越易在泡膜上扩散。从式可见 消泡剂的表面张力越小，则S 值越大，越易在泡膜表面扩 散，消泡效果也越好。 • • • •
知识拓展 泡沫与消泡剂
1
2
泡沫
泡沫定义及形成
泡沫的结构与稳定性
3
4
消泡剂消泡原理
什么是泡沫？
泡沫
泡沫是一种普遍的自然现象，对于我们 大家来说，也许并不陌生。
泡沫
泡沫（foam）泡沫的研究最早可以追溯到柏拉图时代（ (公元前427～ 公元前345），但几百年来人们对泡沫的定义一直没有形成统一的认识 。 美国胶体化学家L·I·Osipow和道康宁公司的R·F·Smith从泡沫的密度方 面对泡沫进行了定义： L·I·Osipow：由于泡沫的液体壁厚薄不同，泡沫的比重，高可近 似于液体，低可近似于气体。 R·F·Smith：泡沫是体积密度接近气体，而不接近液体的“气液分 散体。
泡沫的结构与稳定性
平衡移动的一般规律：当体系达到平衡后，如果改变体系的平衡 条件之一（如：温度、压力、浓度等），平衡就向着减弱这个改 变的方向移动。