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化学工程

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简述起泡剂的起泡机理,常用的起泡剂有哪些?

正确答案:(1)起泡剂的起泡机理
起泡剂的共性是易在气-液界面上吸附并形成坚固的界面膜。起泡剂须在一定的外界条件下(如搅拌、吹气等)才能显现起泡能力。有的起泡剂发泡能力强,但泡沫不稳定(如烷基苯磺酸钠),有的起泡剂发泡性能一般,但生成的泡沫稳定性好(如硬脂酸钠)。起泡性和稳泡性都好的表面活性剂较少。为使生成的泡沫稳定,常加入称之为辅助表面活性剂的稳泡剂。
具有良好起泡、稳泡性能的表面活性剂,一定是亲水基水化性好、疏水基在吸附层中有较强的相互引力(C原子数较多的烃链有较大的相互引力,但碳链过长会使表面活性剂分子亲水性减弱,烃链长度以12~14个C原子为宜。如十四烷基苯磺酸钠稳泡性最好,其次是十二烷基苯磺酸钠。而C原子数在9以下和16以上烃链的烷基苯磺酸钠稳泡性很差),前者有利于提高表面黏度,后者赋予液膜高的机械强度。非离子表面活性剂,因无足够长的烃链、无强的极性基团和静电斥力作用,故稳泡性很差。
(2)常用的起泡剂
①表面活性剂。常见的表面活性剂类起泡剂有十二烷基苯磺酸钠、十二醇硫酸钠、硬脂酸钠等,均有良好的起泡能力。这些表面活性剂都能形成较低表面张力(25mN·m-1左右)的水溶液,有利于形成气泡;分子在液膜内外两侧的气-液界面上定向排列,伸向气相中的烃链段间的相互吸引,使表面活性剂分子形成坚固的液膜;分子的极性基团伸向水相,其水化作用强,有利于阻止膜液流失;
②蛋白质。蛋白质含有亲水性基团和疏水性基团,是很好的界面活性物质。尽管蛋白质、明胶类物质降低表面张力效果较差,但具有很好的稳泡作用。蛋白质间存在分子间引力和氢键力(羧基与氨基),能形成机械强度很好的液膜,使泡沫稳定。然而,由于蛋白质存在等电点,只有pH值在一定范围内才具有稳泡作用。溶液中的蛋白质向气-液界面扩散,它在表面层的吸附量与发泡液的起泡性和稳泡性有直接关系,一般是吸附量越大,这两种性质越好。随着蛋白质的吸附,起泡液的表面张力逐渐减小,有利于起泡;
③其它大分子化合物。蛋白质之外的其它大分子化合物,如聚乙烯醇、羧甲基纤维素、皂素等也有稳定泡沫作用。皂素作为起泡剂应用历史悠久,很低浓度(0.05‰)即可生成较稳定的泡沫。这类化合物起泡作用类似于蛋白质。
答案解析:
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