起泡和消泡劑的作用原理

起泡和消泡劑的作用原理

每當我們攪動液體或被通入氣體時，就會在液體的表面積內部生成許多氣泡，有的液體產生的氣泡，很快破碎消失。有的液體不但不消失，而且越聚越多，形成泡沫。泡沫是一種有大量汽泡分散在液體中而形成的分散體系，其分散相為氣體，連續相為液體。其中起泡液體所占的體積分數很小，泡沫占有很大的體積。氣體被連續的液膜分隔開，形成大小不等的氣泡，堆積而成泡沫。
能起泡的介質有如表面活性劑，在氣泡表面吸附著定向排列的一層表面活性劑分子，當其達到一定濃度時，氣泡壁就形成了一層堅固的薄膜。表面活性劑吸附在氣液界面上，造成液面表面張力下降，從而增加了氣液接觸面，這樣氣泡就不易合并。氣泡的相對密度比液體本身小得多，當上升的氣泡透過液面時，又把液面上的一層表面活性劑分子吸附上去。因此，暴露在空氣中的吸附有表面活性劑的氣泡膜和溶液里的氣泡膜不一樣，它包有兩層表面活性劑分子，形成雙分子膜，被吸附的表面活性劑對液膜具有保護作用。消泡劑就是要破壞和抑制此薄膜的形成，消泡劑進入泡沫的雙分子定向膜，破壞定向膜的力學平衡而達到破泡作用。
消泡劑必須是不溶于起泡介質的物質，它能以液滴、或包裹固體質點的液滴、或固體質點的形式被分散到起泡的介質中。消泡劑比起泡介質有更低的表面張力，能自發地進入液膜而使氣泡破裂。
消泡劑易于在溶液表面鋪展，自動在泡沫表面展開，會帶走鄰近表面的一層溶液，使液膜局部變薄，達到臨界厚度，液膜破裂，泡沫破壞。消泡劑在溶液表面鋪展越快，則使液膜變的越薄，泡沫破壞速度加快，消泡作用加強。因此，消泡的原因一方面在于易于鋪展，吸附的消泡劑分子取代了起泡劑分子，形成了強度較差的膜。同時在鋪展過程中帶走鄰近表面層的部分溶液，使泡沫液膜變薄，降低了泡沫的穩定性，使之易于破壞。
一種優秀的消泡劑必須同時兼顧消、抑泡作用，即不但應該迅速使泡沫破壞，而且能在相當長的時間內防止泡沫生成。發生此種情況的原因，可能與溶液中起泡劑(表面活性劑)的臨界膠束濃度是否超過有關。在超過的溶液中，消泡劑(一般為有機液體)有可能被增溶，以致于失去在表面鋪展的作用，消泡效力大減。經過一段時間后，隨著消泡劑被逐步增溶，消泡效果相應減弱。