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關于消泡劑的詳解!

分類:環聯生態 > 工程案例    發布時間:2020年10月12日 9:07    作者:    文章來源:環保工程師

  水處理中的泡沫問題困擾了很多的人,調試初期泡沫、表面活性劑泡沫,沖擊泡沫,過氧化泡沫,循環水處理中投加非氧化性殺菌劑產生的泡沫等等,所以水處理中消泡劑的使用就比較常見了,本文全面介紹消泡劑的原理、分類、選型及用量!
 
  1、泡沫的消除方法
 
  1、物理方法
 
  從物理學角度考慮消除泡沫的方法主要包括放置擋板或濾網、機械攪拌、靜電、冷凍、加熱、蒸汽、射線照射、高速離心、加壓減壓、高頻振動、瞬間放電和超聲波(聲學液體控制)等,這些方法都在不同的程度上促進了液膜兩端氣體的透過速率和泡膜的排液,使得泡沫的穩定因素小于衰減因素,從而泡沫的數量逐漸減少。但是這些方法共同的缺點是使用受環境因素的制約性較強、消泡速率不高等,優點在于環保、重復利用率高。
 
  2、化學方法
 
  從化學角度消除泡沫的方法主要包括化學反應法和添加消泡劑的方法。化學反應法是指通過加入一些試劑使其與起泡劑發生化學反應,生成不溶于水的物質,從而降低了液膜中表面活性劑的濃度,促使泡沫的破裂,但是這種方法存在發泡劑成分不確定、產生難溶性物質對體系設備產生危害等缺點。現如今各行各業應用廣泛的消泡方法是加入消泡劑的方法,這種方法最大的優點在于破泡效率高、使用方便等優點,但是尋找合適高效的消泡劑是關鍵。
 
  2、消泡劑的原理
 
  消泡劑,也稱消沫劑,原理有以下幾點:
 
  1、泡沫局部表面張力降低導致泡沫破滅
 
  該種機理的起源是將高級醇或植物油撒在泡沫 上,當其溶入泡沫液,會顯著降低該處的表面張力。因為這些物質一般對水的溶解度較小,表面張力的降低僅限于泡沫的局部,而泡沫周圍的表面張力幾乎沒有變化。表面張力降低的部分被強烈地向四周牽引、延伸,最后破裂。
 
  2、破壞膜彈性而導致氣泡破滅
 
  消泡劑添加到泡沫體系中,會向氣液界面擴散,使具有穩泡作用的表面活性劑難以發生恢復膜彈性的能力。
 
  3、促使液膜排液
 
  消泡劑能促使液膜排液,因而導致氣泡破滅,泡沫排液的速率可以反映泡沫的穩定性,添加一種加速泡沫排液的物質,也可以起到消泡作用。
 
  4、添加疏水固體顆粒可導致氣泡破滅
 
  在氣泡表面疏水固體顆粒會吸引表面活性劑的 疏水端,使疏水顆粒產生親水性并進入水相,從而起到消泡的作用。
 
  5、增溶助泡表面活性劑可導致氣泡破滅
 
  某些能與溶液充分混合的低分子物質,可以使氣泡表面活性劑被增溶、使其有效濃度降低。有這 種作用的低分子物質如辛醇、乙醇、丙醇等醇類,不僅可減少表面層的表面活性劑濃度,而且還會溶入表面活性劑吸附層,降低表面活性劑分子間的緊密程度,從而減弱了泡沫的穩定性。
 
  6、電解質瓦解表面活性劑雙電層
 
  對于借助泡沫的表面活性劑雙電層互相作用,產生穩定性的起泡液,加入普通的電解質即可瓦解表面活性劑的雙電層起消泡作用。
 
  3、消泡劑的分類
 
  常用的消泡劑按成分不同可分為硅(樹脂)類、表面活性劑類、鏈烷烴類和礦物油類。
 
  1、硅(樹脂)類
 
  硅樹脂消泡劑又稱乳劑型消泡劑,使用方法是將硅樹脂用乳化劑(表面活性劑)乳化分散在水中后投加到廢水中。二氧化硅細粉是另一種消泡效果較好的硅類消泡劑。
 
  2、表面活性劑類
 
  此類消泡劑其實是乳化劑,即利用表面活性劑的分散作用,使形成泡沫的物質在水中保持穩定的乳化狀態分散,從而避免生成泡沫。
 
  3、鏈烷烴類
 
  鏈烷烴類消泡劑是用乳化劑把鏈烷烴蠟或其衍生物乳化分散后制成的消泡劑,其用途與表面活性劑類的乳化型消泡劑類似。
 
  4、礦物油類
 
  以礦物油為主要消泡成分。為了改善效果,有時混合金屬皂、硅油、二氧化硅等物質一起使用。此外,為使礦物油容易擴散到發泡液表面,或者使金屬皂等均勻分散在礦物油中,有時還可投加各種表面活性劑。
 
  4、不同種類消泡劑的優缺點
 
  礦物油類、酰胺類、低級醇類、脂肪酸及脂肪酸酯類、磷酸酯類等有機物消泡劑的研究應用較早,屬于第一代消泡劑,其具有原料易得、環保性能高、生產成本低等優點;缺點在于消泡效率低、專用性強、使用條件苛刻等。
 
  聚醚類消泡劑是第二代消泡劑,主要包括直鏈聚醚、由醇或氨為起始劑的聚醚、端基酯化的聚醚衍生物三種。聚醚類消泡劑最大的優點在于抑泡能力強,除此以外,還有些聚醚類的消泡劑具有耐高溫、耐強酸強堿等優良性能;缺點是使用條件受溫度限制、使用領域窄、消泡能力較差、破泡速率低等。
 
  有機硅類消泡劑(第三代消泡劑)有較強的消泡性能、快速的破泡能力、揮發性低、對環境無毒害、無生理惰性、使用范圍廣等優點,因此有著廣闊的應用前景和巨大的市場潛力,但是抑泡性能較差。
 
  聚醚改性聚硅氧烷消泡劑同時兼有聚醚類消泡劑和有機硅類消泡劑的優點,是消泡劑的發展方向。有時還可以根據其逆溶解性重復利用,但是目前此類消泡劑的種類較少,還處于研發階段,生產的成本較高。
 
  5、消泡劑的選型
 
  選擇消泡劑要符合以下幾點:
 
  1、在起泡液中不溶或難溶
 
  為破滅泡沫,消泡劑應該在泡膜上濃縮、集中。對破泡劑的情況,應在瞬間濃縮、集中,對于抑泡的情況應經常保持在這種狀態。所以消泡劑在起泡液中是過飽和狀態,只有不溶或難溶才易于達到過飽和狀態。不溶或難溶,才易于聚集在氣液界面,才易于濃縮在泡膜上,才能在較低濃度下發揮作用。用于水體系的消泡劑,活性成分的分子,須為強疏水弱親水,HLB值在1.5-3范圍,作用才最好。
 
  2、表面張力低于起泡液
 
  只有消泡劑分子間作用力小,表面張力低于起泡液,消泡劑微粒才能夠在泡膜上浸入及擴展。值得注意的是,起泡液的表面張力并非溶液的表面張力,而是助泡溶液的表面張力。
 
  3、與起泡液有一定程度的親和性
 
  由于消泡過程實際上是泡沫崩潰速度與泡沫生成速度的競爭,所以消泡劑必須能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中較廣泛的范圍內發揮作用。要使消泡劑擴散較快,消泡劑活性成分須與起泡液具有一定程度的親和性。消泡劑活性成分與起泡液過親,會溶解;過疏又難于分散。只有親疏適宜,效力才會好。
 
  4、與起泡液不發生化學反應
 
  消泡劑與起泡液發生反應,一方面消泡劑會喪失作用,另一方面可能產生有害物質,影響微生物的生長。
 
  5、揮發性小,作用時間長
 
  首先要確定需要使用消泡劑的體系,是水性體系或油性體系。如發酵行業,就要使用油性的消泡劑,如聚醚改性硅或聚醚類的。水性涂料行業就要用水性消泡劑,有機硅消泡劑。選擇出消泡劑,比較添加量,在參考價格,可得出最適用最經濟的消泡劑產品。
 
  6、影響消泡劑使用效果的因素
 
  1、消泡劑在溶液中的分散性
 
  消泡劑在溶液中的分散狀態和表面性能顯著影響其它消泡性能。消泡劑應具有合適的分散程度和粒徑太大或太小的顆粒會影響它們的消泡活性。
 
  2、泡沫體系中消泡劑的相容性
 
  當表面活性劑完全溶解在水溶液中時,它通常定向排列在泡沫的氣液界面上以穩定泡沫。當表面活性劑處于不溶狀態或過飽和狀態時,顆粒分散在溶液中并積聚在泡沫上,泡沫充當消泡劑。
 
  3、發泡系統環境溫度
 
  發泡液體的溫度也會影響消泡劑的性能。當發泡液體本身的溫度相對較高時,建議必須使用特殊的耐高溫消泡劑,因為如果使用普通的消泡劑,消泡效果肯定會大大降低,而且消泡劑會直接將乳液破乳。
 
  4、包裝、儲存和運輸
 
  消泡劑適用于5~35℃儲存,保質期一般為6個月。不要把它放在熱源附近或暴露在陽光下。根據常用的化學儲存方法,確保使用后密封,避免變質。
 
  5、消泡劑的添加比例
 
  原液的添加和稀釋后的添加在一定程度上有一些偏差,并且比例不相等。由于表面活性劑濃度低,稀釋的消泡劑乳液極不穩定,很快就不會分層消泡性能相對較差,不適合長期儲存建議稀釋后立即使用。
 
  添加消泡劑的比例需要通過現場試驗來驗證效果,不應該過分添加。
 
  7、消泡劑的用量
 
  消泡劑的種類很多,不同類型的消泡劑所需要的添加量是不同的,下面我們為大家介紹一下六類消泡劑的添加量:
 
  1、醇類消泡劑:醇類消泡劑使用時,用量一般在0.01-0.10%以內。
 
  2、油脂類消泡劑:油脂類消泡劑的添加量在0.05-2%之間,脂肪酸酯類消泡劑的添加量是0.002-0.2%之間。
 
  3、酰胺類消泡劑:酰胺類消泡劑效果比較好,添加量一般在0.002-0.005%以內。
 
  4、磷酸酸類消泡劑:磷酸酸類消泡劑常用在纖維和潤滑油中,添加量為0.025-0.25%之間。
 
  5、胺類消泡劑:胺類消泡劑主要在纖維加工中使用,添加量為0.02-2%。
 
  6、醚類消泡劑:醚類消泡劑在造紙印染、凈洗中用的比較多,添加量一般是0.025-0.25%。
 
  原標題:關于消泡劑的詳解!

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