許多工業(yè)過程涉及氣泡的生成, 有時(shí)會(huì)給生產(chǎn)造成不利影響, 必須加以消除.目前, 國內(nèi)外已在一些領(lǐng)域采用了消泡技術(shù), 如紡織印染、醫(yī)藥、發(fā)酵、食品、造紙、選礦、涂料、纖維和石油煉制等 .僅石油行業(yè)需加消泡劑的地方就有采油、鉆井、油氣分離、常減壓蒸餾、石油發(fā)酵、延遲焦化、芳烴抽提及潤滑油等 .但目前使用的消泡劑針對(duì)性比較強(qiáng), 且消泡效果有的不十分理想.為此, 我們開發(fā)了一種復(fù)合型高效消泡劑, 其特點(diǎn)是同時(shí)具備較好的消泡性能和抑泡性能, 可廣泛用于煉油、食品、纖維加工和選礦等行業(yè).該消泡劑還可以改善產(chǎn)品質(zhì)量,

1、 消泡原理

氣泡的自然破滅需經(jīng)3個(gè)過程, 即氣泡大小再分布、膜厚的減薄及膜的破裂.但氣泡的這種自然破滅過程需要的時(shí)間很長, 加入消泡劑可以加速上述過程的進(jìn)行.由于消泡劑物質(zhì)表面張力小, 其膜壁較薄, 受周圍表面張力大的膜層的張力牽引, 從而導(dǎo)致氣泡破裂.

消泡劑要起作用, 首先必須滲入到氣泡之間的液膜上, 其滲入能力用滲入系數(shù)E 表示, 消泡劑滲入到氣泡的液膜上以后, 需要很快地散布開來, 其擴(kuò)散能力用散布系數(shù)S 表示:

E =Y F +Y DF -Y D

S =Y F -Y DF -Y D

式中, YF:泡沫介質(zhì)的表面張力;YD :消泡劑的表面張力;YDF :泡沫介質(zhì)和消泡劑之間的界面張力.

消泡劑要起作用必須E >0 、S >0 .我們制備的消泡劑主要由有機(jī)硅化合物、嵌段聚醚和脂肪醇組成.發(fā)泡體系為纖維油劑-水、OP-10-水、十二烷基苯磺酸鈉-水和減粘渣油, 其YF 、Y D 、YDF及E 、S值列于附表中.由該表可知, 3 種消泡劑成分均具有較好的滲透性和散布性,其中以嵌段聚醚和脂肪醇更好.但脂肪醇易被增溶, 其抑泡能力較弱, 故其單獨(dú)作消泡劑使用時(shí)效果欠佳.

2、 　實(shí)驗(yàn)

2.1 　消泡劑制備

將有機(jī)硅化合物、嵌段聚醚和脂肪醇按一定比例進(jìn)行充分混合, 升溫至一定溫度后恒溫一段時(shí)間.在裝有攪拌器、溫度計(jì)的三口燒瓶中加入溶劑和乳化劑, 邊攪拌邊滴加消泡劑組分, 得消泡劑乳液。

2.2 　消泡率測定

將100 ml蒸餾水及一定量的發(fā)泡物加入250 ml 磨口量筒內(nèi), 撳緊磨口塞來回劇烈搖動(dòng)20 次, 停止后立即記錄泡沫高度(h0), 然后加入一定量的消泡劑, 間隔一定時(shí)間后記錄泡沫高度(h).按下式計(jì)算消泡率:　

消泡率=（h0-h）/（h0）×100 %

2.3 　抑泡性能評(píng)價(jià)(動(dòng)態(tài)法)

實(shí)驗(yàn)裝置見圖1 .向量筒內(nèi)加入一定量的發(fā)泡物和消泡劑, 通入氮?dú)膺B續(xù)鼓泡, 保持氮?dú)饬髁繛? L/min , 記錄泡沫升至最高處的高度, 并以此為時(shí)間基準(zhǔn), 在不斷鼓泡的狀態(tài)下記錄泡沫高度隨時(shí)間的變化, 并與空白試驗(yàn)(不加消泡劑)進(jìn)行對(duì)比, 實(shí)驗(yàn)中保持水浴溫度恒定。

3 　實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 　消泡劑用量對(duì)消泡率的影響

消泡劑加入量對(duì)消泡率的影響見圖2 .由圖2可知, 該消泡劑對(duì)粘膠纖維油劑的消泡效果最好, 消泡率在95%～100%之間, 消泡時(shí)間僅3s .消泡劑加入量有一個(gè)最佳值, 用量過少或過多, 消泡效果不好.

3.2 　溫度對(duì)消泡率的影響

實(shí)驗(yàn)表明, 體系所處的溫度對(duì)消泡效果也有影響, 結(jié)果見圖3 .由圖3可知, 溫度升高時(shí),

消泡率先增加后下降, 溫度為60 ℃時(shí)消泡率最大.

3.3 　抑泡性能試驗(yàn)

3.3.1 　對(duì)粘膠纖維油劑的抑泡性能

對(duì)粘膠纖維油劑-水體系, 加入不同量的消泡劑, 其泡沫體積隨時(shí)間的變化關(guān)系見圖4 .由圖4可以看出, 在20s之前泡沫下降速度很快, 而后則變化緩慢.這是由于開始時(shí)泡沫較多,破裂迅速, 而后因泡沫減少, 相互作用小, 消泡劑微溶于試樣, 降低了消泡效果.另外, 開始時(shí)的泡沫體積大, 膜壁薄易破裂.而空白試驗(yàn)中泡沫為自然破滅, 泡沫體積減小速度十分緩慢。

3.3.2 　對(duì)減粘渣油的抑泡性能

對(duì)80℃減粘渣油進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果見圖5 .減粘渣油形成的泡沫液膜比較穩(wěn)定, 空白試驗(yàn)時(shí)泡沫體積下降十分緩慢, 無法消退.加入消泡劑后可抑制泡沫形成, 大約2 min 后泡沫消除.

4、結(jié)束語

本實(shí)驗(yàn)研制的是一種復(fù)合型消泡劑, 它適用于許多體系的泡沫消除.該消泡劑破泡速度快, 抑泡能力強(qiáng), 且無毒、無污染、無三廢產(chǎn)生.對(duì)不同體系存在最佳消泡劑加入量, 其值可由實(shí)驗(yàn)確定.