在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫.doc

在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。消泡剂的种类很多，有机硅氧烷、聚醚、硅和醚接枝、含胺、亚胺和酰胺类的，具有消泡速度更快，抑泡时间更长，适用介质范围更广，甚至苛刻介质环境如高温、强酸和强碱的特点。工业消泡剂广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。消泡剂“抑泡”、“破泡”过程是：当体系加入消泡剂后，其分子杂乱无章地广布于液体表面，抑制形成弹性膜，即终止泡沫的产生。当体系大量产生泡沫后，加入消泡剂，其分子立即散布于泡沫表面，快速铺展，形成很薄的双膜层，进一步扩散、渗透，层状入侵，从而取代原泡膜薄壁。由于其表面张力低，便流向产生泡沫的高表面张力的液体，这样低表面张力的消泡剂分子在气液界面间不断扩散、渗透，使其膜壁迅速变薄，泡沫同时又受到周围表面张力大的膜层强力牵引，这样，致使泡沫周围应力失衡，从而导致其“破泡”。不溶于体系的消泡剂分子，再重新进入另一个泡沫膜的表面，如此重复，所有泡沫，全部覆灭。消泡剂品种繁多，用途广泛。在人们的生活和生产中，有时需要利用泡及泡沫，像浮选、灭火、除尘、洗涤、制造泡沫陶瓷和塑料等；有时需要消除泡及泡沫，如发酵、涂料、造纸、印染、排除体内器官胀气、锅炉用水、废水处理及棱镜(或玻璃)的制造等。所谓“泡”或“气泡”是指不溶性气体存在于液体或固体中，或存在于以它们的薄膜包围的独立的气泡(bubble)。许多气泡聚集在一起彼此以薄膜隔开的积聚状态谓之泡沫(foam)。气泡是一种具有气/液、气/固、气/液/固界面的分散体系，后者常见于选矿及油田体系的气泡。一般而言，纯水和纯表面活性剂不起泡，这是因为它们的表面和内部是均匀的，很难形成弹性薄膜，即使形成亦不稳定，会瞬间消失。但在溶液中有表面活性剂的存在，气泡形成后，由于分子间力的作用，其分子中的亲水基和疏水基被气泡壁吸附，形成规则排列，其亲水基朝向水相，疏水基朝向气泡内，从而在气泡界面上形成弹性膜，其稳定性很强，常态下不易破裂。泡沫的稳定性与表面粘性和弹性、电斥性、表面膜的移动、温度、蒸发等因素有关。再者，气泡与液体的表面张力反变相关，其张力愈小，则愈易起泡。在生活和生产中，有时泡沫的出现，给人们带来诸多不便，故必须消泡。凡能破坏泡沫稳定性的因素，均可用于消泡。消泡涵盖“抑泡”和“破泡”两重因素。有机硅消泡剂即赋此功能，它能降低水、溶液、悬浮液等的表面张力，防止形成泡沫，或使原有泡沫减少，通常具有选择性作用。一般物理消泡法难于瞬间消泡，而化学和界面消泡，则十分快捷、便当、高效。概而言之，消泡剂是指具有化学和界面化学消泡作用的药剂。作为消泡剂，有低碳醇、矿物油、有机极性化合物及硅树脂等。其形态有油型、溶液型、乳液型、泡沫型。作为消泡剂均具消泡力强、化性稳定、生理惰性、耐热、耐氧、抗蚀、溶气、透气、易扩散、易渗透、难溶于消泡体系且无理化影响、消泡剂用量少、高效等特点。一、有机硅消泡剂作用机理： 有机硅消泡或抑泡的能力，是由于它具有的很低的表面张力。有机硅化合物（硅油）干扰气液界的表面张力，导致消泡效果。 当有机硅加到泡沫介质中时，硅油的小颗粒落到泡的表面，同时有效地降低接触点的表面张力，在泡外皮引起一个薄弱点，从而引起破泡。最佳消泡活性标准可以如此描述：游离的硅油小粒子必须完全地、尽可能快地和有效地分散到活动区内。硅油借助于生产加工时加入的比例很小，表面积很大的SiO2填料作用，而迅速分散，并在SiO2粒子接触点外引起破乳破泡，挤在一起的泡沫由于临近处泡沫的破裂，引起不稳定态，加快引起连续破泡的效果，至最后达到稳定态。如果是乳液状消泡剂，乳液太稳定，将减少消泡作用。稳定性差时，有较大活性。因此，需要在稳定性和活性之间加以平衡，并选择在水相及油相中溶解度低，而又具有极高活性的有机硅化合物。 消泡剂的机能，也有按破泡、脱泡、抑泡三种机理进行定义。 破泡：相对于泡沫，从空气侧进入泡中，将泡合一破坏。 抑泡：从液体侧进入泡中，将泡合一破坏。 脱泡：从气泡的界面侵入泡中，令气泡合一浮出液面。 消泡剂有油型、溶液型、乳液型，固体粉末型及复合型等。均应具备下述性质： 1、消泡力强，用量少； 2、加入后不影响体系基本性质； 3、表面张力小； 4、与表面平衡性好； 5、扩散性、渗透性好； 6、耐热耐酸耐碱好； 7、化学性稳定、耐氧化性强； 8、气体溶解性，透过性好； 9、在起泡溶液中溶解性小； 10、生理安全性高。 二、有机硅消泡剂种类： 1、水乳剂型消泡剂： 以聚二甲基硅氧烷（硅酮）为主体，及白炭黑复合物，在表面活性剂（乳化剂）的作用下制备成O/W型各种不同浓度的水乳消泡（适合水性介质消泡场合）或制成高浓度硅膏，用时采用涂抹法或临时稀释后使用。 2、油体系消泡剂： 借助溶剂携带硅油并分散到起炮液中。溶剂扩散，硅油或微滴发挥消泡作用（一般高、低粘度硅油调合）或制成硅油/矿物油分散体。 原油破乳脱水： 原油占有一定的比例时以W/O乳液形式得到的，不将其中大部份水份除去，这种油是不能加工的，石油工业需要大量有机硅表面活性剂作破乳剂用。此为白色固体，1水溶液表面张力为20.6mN/m 3、固体粉剂消泡剂： 含质量分数2%5%有机硅消泡成分及质量分数98%50%的粉状固体载体。 4、消泡棒： 硅油、磺酸钠盐及蜡的制剂。 5、自乳化自分散型消泡剂： 以聚硅氧烷与聚醚共聚的有机硅表面活性剂，在聚硅氧烷分子链上引入亲水基，可显著改善有机硅在水中的分散性，或成自乳化状，成为一类专门的消泡剂，在浊点以上消泡，适合高温高压喷射染色等消泡。 “自乳化型”消泡剂耐热、机械稳定性，耐酸、碱，苛刻条件下消泡，如聚酯纤维高温染色，二乙醇胺水溶液脱硫体系，各种油剂切削液，不冻液等体系消泡。 三、有机硅消泡剂应用： 1、纺织印染： （1）、上浆工艺：水乳剂型有机硅消泡剂，如：BD-304（或有机硅聚醚），上浆槽内添加量0.2?0.25g/L （2）、化纤油剂：化纤油剂加入0.02?0.04%水乳液型消泡剂。化纤油剂配方中应含有机硅聚醚硅油。 （3）、退浆精炼：选用含聚醚有机硅，如：BD-3055。 （4）、漂白：酸性较强，有机硅消泡剂。 （5）、染色：有机硅乳液消泡剂。喷射染色最好选用聚醚有机硅，高温消泡、低温水溶，不沾污织物。 2、石化工业： （1）、钻井：乙基硅油（或甲基硅油层乳液）用于泥浆添加剂。 （2）、采油：油气分离，消泡棒。熔点比井口泡沫温度高2.8?13.9。 （3）天然汽油吸收：用汽油将二甲基硅油配成2溶液。（4）油气分离破乳： A、油气分离，原油中添加0.0250.0065mg/Kg可提高生产能力； B、破乳：油气分离的原油一般微W/O型乳液，添加0.2mg/Kg左右的适宜消泡剂，可达到破乳消泡的效果。 （5）精炼：减压蒸馏添加消泡剂，馏分颜色改善，馏分范围放宽，常用有硅油的柴油溶液。 （6）高能燃料（内燃、喷气、航空燃料）用氰烷基聚硅氧烷分散在高闪点煤油中，再加到高能燃料中作高效消泡剂。 （7）沥青、渣油：添加硅油量为0.21062.0106 （8）延迟焦化、除焦、消垢：消泡剂添加参考量：0.05100106 （9）消泡钻井液：高粘度磺金属盐（石油磺酸钙：磺化沥青钠1：1），硅氧烷的加入量约100400106或515mg/Kg，磺酸盐：硅氧烷接近1：1为佳。 （10）润滑油：如内燃机、汽车润滑剂、金属加工液、压缩机油等，当用硅油添加作消泡，是因为以下优点： A、难溶于润滑油，处于分散状态，有利于吸附在气泡膜上破泡； B、有与矿物油类似的烷基，能挤进泡膜，削弱分子引力； C、表面张力低，渗透好，吸附在泡膜表面时使局部表面张力降低，因泡膜表面张力不均匀而破泡。 重质油选用粘度小硅油，添加量110106。另外，烷基聚丙烯酸酯也比较好，有较好的气体释放性。 支链胺加入粗汽油、石脑油中，再加入到润滑油中，也可作消泡剂，加入量微0.051，此消泡剂可加入金属切削液中。 3、造纸工业 （1）制浆：有机硅乳液消泡剂（90g/T纸）。 （2）涂布纸：涂层涂料，压光后印刷画报等的用纸，涂布气泡一般用非硅消泡剂。 （3）污水处理：水乳剂型有机硅消泡剂，如BD-303有机硅消泡剂。 4、涂料、油墨中的应用 I、涂料生产中对消泡剂的要求： （1）与泡沫表面的活性物质有一定亲和力，但再气泡液中应该是难溶与不溶的； （2）表面张力低于气泡液的表面张力，且有较低HLB值； （3）应使乳液（乳胶）稳定； （4）涂料成膜后不能引起鱼眼和缩孔的不良后果； （5）水性涂料用消泡剂：多使用水中难溶的物质，如矿物油、高级醇、有机硅树脂，有机硅是水性涂料最好的消泡剂。 非水性涂料用消泡剂：常用难溶于有机溶剂中的物质，如低级醇、有机硅树脂（有机硅树脂用量要适量，过量易缩裂、陷穴，现多采用改性的有机硅树脂或经乳化的有机硅树脂）。 II、水性涂料中推荐使用的有机硅消泡剂： （1）硅油、疏水SiO2混合物适用： 环氧树脂，浇涂，用量0.3； 热塑丙烯酸树脂，喷涂，用量0.3 （2）聚醚聚硅氧烷与疏水SiO2混合物适用： 热固性醇酸树脂，浸涂用量0.3，刮涂用量0.1 （3）疏水SiO2、烃类、硅油的混合物适用： 热塑性丙烯酸树脂，印刷、油墨，用量0.1； 空气干燥型丙烯酸树脂，浇涂，用量0.5。 （4）硅油及疏水SiO2混合物乳液适用： 醇酸改性苯丙树脂，浇涂，用量0.5 5、洗涤剂工业用有机硅消泡剂 聚硅氧烷和改性三聚磷酸钠作为粉状洗涤剂添加剂，