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泡沫的穩(wěn)定

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泡沫的穩(wěn)定是指泡沫形成后的穩(wěn)定性即消泡的難易程度。泡沫液膜的彈性、表面黏度、雙熵層和雙電層的相斥、氣泡間氣體擴(kuò)散的減弱等一系列因素,使泡沫較為穩(wěn)定而持久地存在。

(1) Marangoni效應(yīng)

當(dāng)泡沫升到液體表面時,受重力影響,膜內(nèi)液體會向下流動,開始排液。泡沫膜變薄到一定程度,泡沫就會破滅。但這時表面活性劑會起到阻止排液作用,防止泡沫膜變薄使泡沫穩(wěn)定,見圖1。

圖1.JPG

當(dāng)排液開始時,液體由B處向A處流動,帶動表面活性劑也向下移動,在A處集聚,因而A處的表面張力變低,B處的表面張力變高,這樣A處的表面活性劑就會向B處移動,使表面張力趨向平衡。由于表面活性劑的移動帶動液體由低處A向高處B移動,這就是Marangoni效應(yīng),其阻止了排液,防止了泡沫變薄,保持了泡沫的持久穩(wěn)定性。

(2) Gibbs(吉布斯)彈性

當(dāng)泡沫膜在某一部位突然被拉伸時,C處被拉長,表面活性劑濃度降低,D處的表面活性劑濃度相對變高,見圖2。

圖2.JPG

此時C處的表面張力高于D處,在表面張力作用下泡沫膜就開始回縮,努力使表面張力降低,達(dá)到平衡的穩(wěn)定狀態(tài),同時帶動液體移動,修復(fù)了泡沫壁的撞傷部位,表面活性劑的這種修復(fù)性,被稱之為Gibbs(吉布斯)彈性。

(3) 雙電層和熵的相斥作用

泡沫膜內(nèi)兩層界面的表面活性劑是同極相對排列的,當(dāng)排液達(dá)到一定程度時,兩個表面活性劑的界面層距離縮短,當(dāng)距離縮短到某一程度時就會產(chǎn)生靜電斥力,阻止兩層界面活性劑的靠近,于是停止了排液。與此相似,溶液中存在非離子表面活性劑時,其聚氧乙烯末端的混合熵大到足以阻止相互滲透。這些相斥作用防止了泡沫膜繼續(xù)變薄,保持了泡沫的穩(wěn)定性。在液膜變得很薄時,這些效果就顯得更為突出。

(4) 表面黏度

表面黏度是由液體表面中相鄰表面活性劑分子間相互作用引起的,例如在典型的非離子表面活性劑中,表面活性劑的聚氧乙烯端與其相鄰的表面活性劑能形成氫鍵。表面黏度的存在,一方面提高了液膜的強(qiáng)度,另一方面防止或減緩泡壁液膜的排水速率,使泡沫穩(wěn)定。泡沫體系的黏度越高,除去截留的空氣和破裂泡沫就越難。