泡沫[術語]

泡沫是指彼此被液膜隔開的氣泡的聚集物，是氣體在液體中的分散體系，內相(氣體)的體積分數一般大於90％。泡沫在生產實際中有很多套用,如泡沫浮選、泡沫分離、泡沫滅火等。

簡介

英文名稱：foams彼此被液膜隔開的氣泡的聚集物，是氣體在液體中的分散體系，內相(氣體)的體積分數一般大於90％。泡沫在生產實際中有很多套用,如泡沫浮選、泡沫分離、泡沫滅火等。

泡沫

形成

泡沫的形成非常簡單，只要向起泡劑（表面活性劑或高分子化合物）溶液中通入氣體，在溶液表面即有泡沫生成。

穩定性

泡沫形成後，氣泡壁間夾帶上來的液體在重力作用下向下流失，液膜逐漸變薄，氣泡互相接近而變形。

圖 1

是三個氣泡互相接近時的變形情況，三個氣泡的交界處稱為普拉託交界。

根據拉普拉斯方程，A處的壓力大於B處，膜中液體向普拉託交界處流動,液膜進一步變薄。在此過程中,如果液膜強度不夠，則液膜破裂，泡沫逐漸消失。

如果起泡劑能在氣－液界面吸附形成較緊密的單分子層，則液膜變薄到一定厚度後，兩個單分子層在液相相遇而發生空間陰礙作用或兩個擴散雙電層重疊而發生電性排斥作用，此兩種作用均可阻止液膜進一步變薄。液膜在某一厚度達到平衡，泡沫可處於暫時穩定狀態。

因此，吸附單分子層在接近時造成的空間阻礙作用和雙電層的排斥作用愈大，泡沫愈穩定。
泡沫中液膜受外界攪動時會發生局部變薄（圖 2）。

變薄的區域中，由於表面面積的擴大，表面上吸附的起泡劑的濃度下降,表面張力上升,因而吸附在液膜表面未受攪動處的起泡劑分子向薄液膜處的表面遷移，使薄液膜處的表面張力和吸附量恢復原值。

起泡劑遷移時，帶著液面下的一層水分子移動，因而薄處的液膜厚度也增加。

此種作用稱液膜的彈性效應，此效應的大小可用液膜彈性係數E來表示：

式中γ為表面張力;A為液膜面積。E越大,液膜抵抗外界干擾的能力越大,泡沫越穩定。

E的大小與起泡劑在表面的吸附量和體相的濃度有關。表面吸附量大，擴大表面時表面張力的變化就大,因而E大。當液膜受干擾處的表面濃度下降時，體相中起泡劑分子也必然向表面擴散和在表面吸附。

體相濃度愈大，這一過程進行愈快,因而E愈小。

因此，起泡劑在體相中濃度應有一最適宜值，此值在膠團臨界形成濃度附近。

濃度愈小，則吸附量愈小，膜的強度和彈性效應愈小。

濃度超過膠團臨界形成濃度後，吸附量不變，但膜的彈性效應卻會下降。

影響穩定性的因素

除了膜的強度和膜的彈性外，影響泡沫穩定性因素還有體相粘度和表面粘度。

體相粘度和表面粘度大，則排液速度慢，泡沫穩定。

另外，泡沫總是由大小不均的氣泡組成，根據拉普拉斯方程，小泡中氣體壓力比大泡中的大，於是氣體從小泡穿過液膜擴散到大泡中，小泡消失，大泡變大，最終泡沫破壞。

泡沫

如果起泡劑分子吸附膜排列緊密，表面粘度大，則氣體分子不易透過，泡沫穩定。

增加穩定性的措施

為了增加泡沫穩定性，常加入極少量穩泡劑（碳鏈較長的極性有機物，如月桂醇），穩泡劑和起泡劑不僅可在表面形成緊密的混合膜，而且還可降低起泡劑的膠團臨界形成濃度和降低起泡劑的吸附速度，因而可增加膜的彈性，使泡沫穩定性增加。

消泡

即在較短時間內破壞一個泡沫體系。

常用的消泡方法是加入可溶或不溶的極性有機物，這些物質可在表面上吸附或展開，置換原起泡劑，本身又形不成穩定的液膜，因而有消泡作用。

泡沫消泡

常用消泡劑有短鏈或支鏈的醇類（如異戊醇）、磷酸酯類（如磷酸三丁酯）、矽油、含氟極性有機物、環氧乙烷和環氧丙烷的共聚物等。