FG—2B型消泡劑的室內(nèi)評價及影響因素研究

趙清源+唐藝文+閻曉雨+張若愚+李潔

摘 要：消泡劑廣泛運用于許多工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，而消泡劑本身的性能，很大程度上決定了消泡效果的好壞。本實驗針對目前使用較為廣泛的FG-2B型消泡劑進行靜態(tài)室內(nèi)評價，探究其本身性能及影響因素，實驗研究結(jié)果表明：FG-2B型消泡劑的適用條件非常廣泛，在常規(guī)條件下有著比較好的消泡性能。在消泡劑濃度為5%左右且溫度較高、pH為6時，其消泡能力與抑泡能力最強；而隨著礦化度的增加，其抑泡能力增加，消泡能力降低。通過調(diào)整到相對適宜的使用條件，可使其達到更好的使用效果。

關(guān)鍵詞：FG-2B型消泡劑；消泡性能；用量；溫度；pH；礦化度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.211

在許多工業(yè)生產(chǎn)中會產(chǎn)生大量的泡沫，有時泡沫的存在會嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量，甚至?xí)?dǎo)致生產(chǎn)無法正常進行，加入消泡劑是既簡單又經(jīng)濟的消泡方法，在石油工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、紡織工業(yè)、食品工業(yè)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，消泡劑均有較為廣泛的應(yīng)用。此外，消泡劑也被大量運用于造紙、印染、涂料、金屬加工等多種領(lǐng)域[1]。

在消泡劑的使用過程中，消泡劑本身的性能良好與否，是泡沫能否及時消除的關(guān)鍵性因素之一，其消泡性能、抑泡性能是本室內(nèi)評價實驗的重要指標。

1 室內(nèi)實驗

1.1 消泡劑性能評價指標

消泡劑性能評價體系中最關(guān)鍵的性能指標是：消泡性能、抑泡性能。

消泡性能：在泡沫體系形成后，往泡沫體系中加入某種表面活性劑，能夠促使泡沫更加迅速地破泡，加速泡沫體系中液體水析出的能力。

抑泡性能：在起泡基液中加入某種表面活性劑，通過一定的作用機理，能夠抑制或延緩泡沫體系形成的能力。

1.2 消泡劑性能評價方法

消泡性能：在一定體積量的泡沫中加入消泡劑，記錄從加入消泡劑到泡沫完全消除時所用的時間，表示破泡速度，用以衡量消泡性能。在消泡過程中，如果發(fā)現(xiàn)泡沫只是穿了一個洞，而沒有普遍破裂下降，則說明該消泡劑的擴散性很差，消泡能力很弱[2]。

抑泡性能：在一定量起泡基液中加入消泡劑，使用高速攪拌器，以3000～4000 rpm的速度高速攪拌一定時間，測定此時產(chǎn)生泡沫的體積，表示其抑泡性能[3]。

1.3 實驗內(nèi)容

取FG-2B有機硅消泡劑，分別測定其在不同用量、溫度、PH值及地層水礦化度影響因素下的消泡性能、抑泡性能。

（1）配置溶液。取起泡劑2mL配置為體積分數(shù)2%的起泡基液100mL；配置兩組體積分數(shù)為2%，溫度為5℃、10℃、20℃、40℃、60℃的起泡基液100mL；同理，配置體積分數(shù)為2%，pH值為2、4、6、8、10和礦化度為20000、40000、60000、80000、100000的起泡基液100mL。

（2）實驗步驟。消泡性能評價：將起泡劑基液倒入金屬攪拌桶中，在GJ-1型高速攪拌機下（攪拌速度4500 rpm）攪拌2 min，待起泡充分后取500 mL泡沫；用量組進行5組實驗，每一組分別加入1 mL、2 mL、5 mL、8 mL、10 mL消泡劑，其他組則分別加入消泡劑2mL。從加入消泡劑開始計時，直到量筒中500 mL泡沫完全消除，記錄時間為t。

抑泡性能評價：將混合了消泡劑的起泡基液倒入攪拌桶內(nèi)，靜置2 min，使攪拌桶內(nèi)的泡沫完全消除后，將混合液體在GJ-1型高速攪拌機下（攪拌速度4500 rpm）攪拌2min，并將產(chǎn)生的泡沫倒入量筒中，讀取產(chǎn)生泡沫的體積，記作H。根據(jù)實驗要求，對用量、溫度、pH、礦化度等條件進行改動并依次完成實驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 用量影響

從圖1可知：隨消泡劑加入量增多，起泡體積呈明顯下降趨勢，抑泡性能明顯提高，當消泡劑大概在5mL時，體積下降速率減慢。抑泡性能并無明顯提高；隨消泡劑用量增多，消泡時間明顯減少，消泡性能大幅提高，而當超過5mL時，消泡時間反而增加，消泡性能減弱。這是因為當消泡劑加入量較少時，能分散于體系中而作用在氣泡液膜表面的消泡劑較少，隨加入量增多，其在泡沫體系中能更好地鋪展開來，使液膜變薄，加速泡沫破裂，抑泡性能提高[4]。加入量超過一定值后，能夠作用于氣泡表面的消泡劑有限，剩余的消泡劑則以液體形式存在于泡沫體系中，因此抑泡性能并無明顯提高。

2.2 溫度影響

從圖2可知：隨著溫度上升，起泡體積出現(xiàn)上升趨勢，消泡劑抑泡性能不佳，當上升到20度左右，起泡體積迅速減小，抑泡性能隨之提高。在溫度較高的環(huán)境下，消泡劑抑泡性能較好；在一定范圍內(nèi)，隨溫度上升，消泡時間下降明顯，消泡性能提高。這是由于當處于較低溫度環(huán)境，消泡劑分散速率慢，且起泡劑作用效果明顯，消泡劑抑泡性能受抑制。而當溫度上升到一定程度，一方面消泡劑的分散鋪展速率和范圍明顯增加，消泡劑微?？裳杆倨茐钠鹋莸囊耗?，抑制泡沫產(chǎn)生；與此同時，已生成的起泡隨著溫度上升，起泡內(nèi)氣體壓力增大，使液膜變薄，氣泡更容易被消泡劑微粒破壞，進而增強抑泡性能[5]。因此在溫度較高的環(huán)境下，消泡劑抑泡性能較好。

2.3 pH值影響

從圖3可知：在強酸性和強堿性的環(huán)境下，起泡體積較大，消泡劑抑泡性能較弱，而在pH=6時，起泡體積達到最小，此時消泡劑的抑泡性能最好；在強酸性環(huán)境中，消泡時間較長，消泡劑消泡能力較弱，當pH=6時，消泡時間最短，此時消泡性能最好，而當pH值繼續(xù)增加，溶液變?yōu)槿鯄A性環(huán)境時，消泡時間有所增加，但增加幅度較小。

2.4 礦化度影響

從圖4看出：隨地層水礦化度越高，泡沫體積在減小，且遠小于在自來水中的泡沫體積，而消泡時間則逐漸增加，且遠大于在自來水中的消泡時間。這說明大量存在的離子的作用下即高礦化度條件下，消泡劑的抑泡性能提高，而消泡性能降低。

3 結(jié)論

FG-2B型消泡劑消泡性能較好，用量為2mL時消除500mL泡沫所用時間為450s，其消泡速度較快，但抗酸堿能力較弱，在高礦化度環(huán)境下消泡性能降低抑泡性能增強。FG-2B型消泡劑的消泡性能隨消泡劑用量的增加先增強后減弱，在500 mL泡沫中用量為5mL時，消泡效果最好；抑泡性能隨用量增加而增強。消泡性能隨溫度的升高而增強，抑泡性能在低溫和高溫環(huán)境下較好，而在常溫環(huán)境（20 ℃-30 ℃）下較弱。消泡性能和抑泡性能在pH=6左右時達到最好，其在弱酸弱堿的環(huán)境中均有較好的性能。受地層水礦化度的影響，隨礦化度的增加，其消泡性能減弱，抑泡性能增強。FG-2B型消泡劑的適用條件非常廣泛，在常規(guī)條件下有著良好的消泡性能。

參考文獻：

[1]馮建國，路福綏，武步華等.有機硅消泡劑在農(nóng)藥加工中的應(yīng)用現(xiàn)狀和展望[J].農(nóng)藥科學(xué)與管理，2010，31（01）：30-33.

[2]李云龍，黃健斌，董忠杰等.PAF—02瀝青消泡劑的研制及工業(yè)應(yīng)用[J].化工進展，2002（21）：493-495.

[3]黎鷹.消泡劑的評價及使用注意事項[J].紙和造紙，2000：60-61.

[4]李巋.聚醚消泡劑的結(jié)構(gòu)與性能[J].精細與專用化學(xué)品，2006（14）：3-7.

[5]朱靈玲.聚乙烯醇消泡劑的應(yīng)用研究[J].天然氣化工：c1化學(xué)與化工，2002（27）：29-33.endprint