[發明專利]用于測試起泡劑性能的裝置及其測試方法

無效

• 申請號: 201210481843.9
• 申請日: 2012-11-24
• 公開（公告）號: CN103837652A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 唐靜
• 申請（專利權）人: 唐靜
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于測試起泡劑性能的裝置及其測試方法。

背景技術

泡沫是不溶性(或微溶)氣體分散于液體或熔融固體中形成的多相分散體系，其中液體是連續相(分散介質)，氣體是非連續相(分散相)。泡沫具有很大的表面自由能，在破泡之后體系液體的總表面積大大減少，即能量降低，因而，它是一種熱力學上的不穩定的體系，但在一定條件下，采取合適的措施，可以保持一定的穩定性。為了表征這種混合體系中相的狀態，最常用的兩種方法是卡扎科夫法和米切爾法。卡扎科夫采用泡沫倍數值Kf，當Kf﹤3.8時，這種混合體系被認為是液體中的氣體乳化物，當Kf>3.8時為穩定泡沫。米切爾采用常溫常壓下的泡沫質量?QF?來描述，即泡沫中氣體體積與泡沫總體積之比。當?QF=0～0.54?時，混合體系表現為牛頓流體；當QF=0.54～0.96時，表現為非牛頓流體；當QF>0.96時，泡沫變成霧。在實際應用中為了增加泡沫的穩定性，還需在溶液中加入起泡劑（表面活性劑）和穩泡劑等物質。

泡沫形成的前提條件是必須有氣體和液體發生相互接觸。而氣體和液體的接觸可通過三種途徑達到：一是直接向液體中通入外來氣體；二是利用氣井內氣流的攪動；三是溶液中的反應物在一定條件下發生反應產生不溶氣體，從而達到目的。?

純凈的液體不能形成穩定的泡沫。例如純水，只有加入肥皂或其它表面活性劑，才能形成泡沫。其它液體如乙醇、苯等，也不能形成泡沫。能形成穩定泡沫的液體，至少必須有兩種以上的組分，表面活性劑水溶液是典型的易產生泡沫的體系，蛋白質以及其它一些水溶性高分子溶液也容易產生穩定持久的泡沫。

泡沫的穩定性是指泡沫生成后的持久性，?即泡沫的“壽命”長短。?液膜是否保持恒定，是泡沫穩定性的關鍵，這就要求液膜有一定強度，能對抗外界各種影響而保持不變。影響泡沫穩定性的主要因素，亦即影響液膜厚度和表面膜強度的因素比較復雜：?

（1）表面張力：泡沫生成時，隨著液體表面積的增加，體系的能量也隨著增加。當泡沫破壞時，體系的能量也就相應下降。但是，單純的表面張力并不是影響泡沫穩定性的決定因素。從能量觀點考慮，低表面張力有利于泡沫的形成，即生成相同總表面積的泡沫，可以少做功，但不能保證泡沫有較好的穩定性。只有當表面膜有一定強度、能形成多面體的泡沫時，低表面張力才有助于泡沫的穩定。液膜的交界處與平面膜之間的壓差和表面張力成正比，表面張力低則壓差小，因而排液速度較慢，液膜變薄較慢，有利于泡沫穩定。

（2）表面粘度：決定泡沫穩定性的關鍵因素在于膜的強度，而液膜強度主要決定于表面膜吸附的堅固性，在實驗上即以表面粘度為其量度。?

表面粘度是指表面膜液體單分子層內的粘度。這種粘度主要是表面活性分子在其表面單分子層內的親水基間相互作用及水化作用而產生的。?表面粘度越大，?膜的強度越大泡沫的穩定性也就越好。表面膜的強度與表面吸附分子間的相互作用有關，相互作用大者膜強度也大。一般高分子有機化合物由于分子量較大，分子間作用較強，故其水溶液所形成的泡沫穩定性也比較高。一般疏水基中分支較多的表面活性劑，其分子間作用比直鏈者差，因而溶液的表面粘度較小，泡沫的穩定性也較差。

（3）溶液的粘度：表面粘度大，則泡沫液膜往往不易破壞，這里有雙重作用：一則增加液膜表面強度，另則使與液膜二表面膜臨近的液體不易排出（因表面粘度大，表面臨近液體也不易流動）。由此可見，若液體本身粘度較大，則液膜中的液體不易排出，液膜厚度變小的速度較慢，因而延緩了液膜破裂的時間，增加了泡沫的穩定性。但應注意，液體內部粘度僅為一輔助因素，若沒有表面膜形成，則即使內部粘度再大，也不一定能形成穩定的泡沫。?

（4）表面張力的“修復”作用：當泡沫的液膜受外力沖擊時，會發生局部變薄現象，變薄之處表面積增大，吸附的表面活性劑分子密度也減少，所以該處的表面張力升高。因此，表面活性劑分子力圖向變薄部分遷移，使表面上吸附的分子恢復到原來的密度，表面張力又降低到原來的水平。在遷移過程中，活性劑分子還會攜帶鄰近的薄層液體一起遷移，結果使變薄的液膜又變厚。這種表面張力的復原和液膜厚度的復原均導致液膜強度恢復，結果表現為泡沫具有良好的穩定性，此即所謂表面張力的“修復”作用，也就是所謂的Marangoni效應。