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一、泡沫在生產(chǎn)中危害

泡沫是人們生活和工作中經(jīng)常見到的現(xiàn)象，泡和泡沫有時可以利用，如制造泡沫塑料和泡沫陶瓷，在食品加工過程中的蛋糕就是利用泡沫的作用產(chǎn)生蓬松的狀態(tài)。但有時又必須消除，因為給工業(yè)生產(chǎn)帶來很大的危害，其危害主要如下：

（1）減小生產(chǎn)能力。如各種生物發(fā)酵（啤酒生產(chǎn)、酒精制造、醫(yī)藥上各大抗生素的生產(chǎn)……）中發(fā)酵罐反應(yīng)釜蒸煮罐等設(shè)備，為了防止泡沫的出現(xiàn)，導(dǎo)致漫溢損失，投料系數(shù)要大打折扣，有時達(dá)不到30%。

（2）由于泡沫的產(chǎn)生，而致使反應(yīng)物料溢出反應(yīng)釜，引起原料的浪費。

（3）由于原料之間的碰撞不充分，延長了反應(yīng)周期。

（4）引起產(chǎn)品質(zhì)量的下降。紡織工業(yè)中的染色、印花以及水性涂料工藝過程中，由于氣泡的滯留，導(dǎo)致成品布上斑痕、疵點；紙漿漿液的泡沫除了給環(huán)境衛(wèi)生、工人健康造成危害，成品紙也會出現(xiàn)許多孔洞，造成產(chǎn)品質(zhì)量嚴(yán)重下降。

（5）造成操作被動，泡沫的產(chǎn)生使得生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。由于泡沫的存在，干擾液面計的測量準(zhǔn)確，造成測量失誤，造成液體密度發(fā)生較大波動，引起反應(yīng)釜吸收塔蒸餾塔液位虛高，致使操作失去平衡，甚至發(fā)生事故。

（6）污染環(huán)境、引起事故：由于泡沫漫溢，必然會污染生產(chǎn)環(huán)境及其周圍環(huán)境，有的甚至造成重大事故。

總之，泡沫的存在，影響著國民經(jīng)濟(jì)各個部門、方方面面，若不能很好地加以解決，可以毫不夸張的說，“泡沫”將成為我們的攔路虎，成為某些過程的“瓶頸”。令人欣慰的是，對于泡沫的消除，我們已有良策。

二、消泡劑的發(fā)展歷程

消泡劑的發(fā)展經(jīng)歷了幾代：

最早是以動植物油為消泡劑。由于我國消泡劑研究得較晚，現(xiàn)在還有部分糖廠用動植物油作為消泡劑。

20世紀(jì)60年代出現(xiàn)聚醚型第二代消泡劑，它是分子量較低的環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷嵌段的聚醚。

第三代消泡劑是以聚二甲硅氧烷為主體的有機(jī)硅消泡劑。聚二甲硅氧烷分子由Si-O-Si鏈和甲基、乙基等有機(jī)基團(tuán)組成，因而具有比較特殊的化學(xué)性質(zhì)，例如低表面張力、水溶解性低、揮發(fā)性低、無生理毒性和本身不會對環(huán)境產(chǎn)生污染等，也就是這些特性使得有機(jī)硅消泡劑能廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中去。目前，國內(nèi)基本集中于這一代消泡劑上的研究和應(yīng)用。

國外出現(xiàn)的第四代消泡劑是含有硅聚醚（主要是側(cè)鏈型的）的水溶性有機(jī)硅消泡劑。

第五代含氟消泡劑，氟類消泡劑具有大幅度降低水和溶劑表面張力的特性，在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿介質(zhì)中不會發(fā)生分解，也可在高溫條件下使用。氟烷基兼?zhèn)湓魉驮饔偷奶匦裕撬谒泽w系和油性體系中都能適用的根本原因。由于價格昂貴，在國內(nèi)還沒有投入生產(chǎn)和應(yīng)用。

三、消泡劑的組成

（1）活性成份

作用：消泡、抑泡和脫氣等作用，同時減小表面張力：

活性成分包括：硅脂、聚醚、脂肪醇、礦物油、植物油、金屬皂等等。

（2）乳化劑

作用：使活性成分分散成小顆粒，便于分散在水中，更好的起到消泡、抑泡效果。

乳化劑的代表物：吐溫系列、斯盤系列、增稠劑（丙烯酸酯類聚合物）和聚醚改性聚硅氧烷等。

（3）載體

作用：有助于載體和起泡體系的結(jié)合，易于分散到起泡體系里，把兩者結(jié)合起來，其本身的表面張力低，有助于抑泡，且可以降低成本。

載體的代表物：水、不溶于水或溶于水的固體，如鹽和固體有機(jī)物、脂肪烴。

四、消泡劑的分類

1．聚硅氧烷消泡劑

聚硅氧烷消泡劑，即本體型消泡劑，在我們實際應(yīng)用中俗稱“硅脂”或“硅膏”，通常由聚二甲硅氧烷和白炭黑兩個主要組成物質(zhì)通過一定的加工工藝加工而成，以聚二甲基硅氧烷為基材的消泡劑是消泡體系中一類理想的消泡劑，這類消泡劑是目前乳液型消泡劑的重要組成部分。單純的聚二甲基硅氧烷抑泡性能差，消泡作用需要白炭黑粒子來加強(qiáng)。白炭黑在消泡劑中的作用主要包括：去除不對稱膜的穩(wěn)定性、有助于消泡劑進(jìn)入到泡膜的表面、增加消泡劑微粒在泡膜表面的“進(jìn)入深度”（“進(jìn)入深度”是個專業(yè)術(shù)語，指的是消泡劑透鏡在泡膜表面嵌入的深度）。很明顯，“消泡劑微粒要同時接觸到兩個氣泡表面的泡膜”是一個必要的條件。這樣的情況下，由于消泡劑微粒的表面張力比較低，在泡膜上鋪展開來，促使兩個泡膜之間的距離縮短，進(jìn)而發(fā)生兩個單一的氣泡合并，最終形成較大的氣泡，依此類推，“合并”和“破泡”在連續(xù)進(jìn)行，最終泡沫全部消失

因此，增加嵌入深度有利于泡膜變薄的初期油橋的形成。白炭黑在硅油中有利于嵌入深度的增加。由于協(xié)同作用，兩種組成物質(zhì)產(chǎn)生了良好的消泡效果。聚硅氧烷消泡劑由于有優(yōu)良的消泡效能及其他優(yōu)點，已在許多領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

2．有機(jī)硅乳液消泡劑

消泡劑系由硅脂、乳化劑、增稠劑等配以適量水經(jīng)機(jī)械乳化而成。其特點是表面張力小，表面活性高，消泡力強(qiáng)，用量少，成本低。對大多數(shù)氣泡介質(zhì)均能消泡。它具有較好的熱穩(wěn)定性，可在寬廣的溫度范圍內(nèi)使用；其化學(xué)穩(wěn)定性較好，難與其他物質(zhì)反應(yīng)，可在酸、堿、鹽溶液中使用，無損產(chǎn)品質(zhì)量；它還具有生理惰性，通常用于食品和醫(yī)藥行業(yè)。它對所有氣泡體系兼具有抑泡、破泡功能，隸屬廣譜型消泡劑范疇。

它被廣泛用于洗滌劑、造紙、紙漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產(chǎn)過程中的消泡。在石油工業(yè)中，它被大量用于天然氣的脫硫，加速油氣分離；它還被用于乙二醇的干燥、芳香烴的萃取、瀝青的加工、潤滑油的脫蠟等裝置中控制或抑制氣泡。在紡織工業(yè)中，它用于染色、精練、上漿等過程中的消泡；在化學(xué)工業(yè)中它被用于合成樹脂、膠乳、涂料、油墨等過程中的消泡；在食品工業(yè)中它被用于各種濃縮、發(fā)酵、蒸餾過程的消泡。

根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，有機(jī)硅乳液消泡劑的性能有不同的側(cè)重點，有的消泡劑側(cè)重于消泡，有的消泡劑側(cè)重于抑泡，有的消泡劑側(cè)重于相容性等等。

3．聚醚類消泡劑

聚醚類消泡劑，是以含有活性氫的物質(zhì)為起始劑，在一定的條件下和環(huán)氧乙烷（EO）以及環(huán)氧丙烷（PO）發(fā)生聚合而成的，根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，在EO和PO的結(jié)合方式以及合成的聚醚的分子量上有講究。聚醚型的消泡劑一般在清洗、造紙、發(fā)酵等行業(yè)中有廣泛的應(yīng)用。其消泡的性能不如有機(jī)硅的，消泡作用主要體現(xiàn)在超過濁點溫度以上才能發(fā)生消泡作用。有時為了避開濁點的影響，會對聚醚分子進(jìn)行化學(xué)改性，這樣的話，其適應(yīng)范圍就更加廣泛。

4．聚醚改性硅消泡劑

聚醚類消泡劑水溶性好，耐高溫，耐強(qiáng)堿性強(qiáng)，但其消泡速度和抑泡時間都不甚理想。通過縮合接枝在聚硅氧烷鏈上引入聚醚鏈，得到的聚醚改性聚硅氧烷（俗稱“硅聚醚”）可改善溶解性，提高消泡效力，使之不僅兼有有機(jī)硅和聚醚兩類消泡劑的優(yōu)點，而且還具有諸如逆溶解性強(qiáng)、自乳性好、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性高等獨特優(yōu)點。

在聚醚鏈段中，聚氧丙烯鏈段增加會提高共聚物的疏水性，而聚氧乙烯鏈段增加會提高其水溶性。若聚硅氧烷鏈段與聚醚鏈段比例固定，提高聚醚鏈中聚氧丙稀的比例，會減小共聚物在水中的溶解度，降低濁點，一般來說，能改善它的消泡性能。

硅聚醚類消泡劑廣泛用于滌綸織物高溫染色工藝、發(fā)酵工藝中的消泡。此外，也可用于二乙醇胺脫硫體系的消泡及各種油劑、切削液、不凍液、水性油墨等體系的消泡，也適用于即印刷行業(yè)感光樹脂制版后，洗掉未固化樹脂的消泡，是一種很有代表性、性能優(yōu)良、用途廣泛的有機(jī)硅消泡劑。

5．非硅類消泡劑

非硅類消泡劑是主要以脂肪酰胺、金屬皂、脂肪醇醇、脂肪酸酯等有機(jī)化合物為主的消泡劑。它的優(yōu)點是擴(kuò)散系數(shù)大、破泡能力強(qiáng)。主要的缺點是抑泡能力稍差。非硅消泡劑的消抑泡效果不及有機(jī)硅消泡劑，這主要是由于這類物質(zhì)的表面張力不如有機(jī)硅低。對于一些不能使用有機(jī)硅消泡劑的行業(yè)，如：電路板清洗、鋼板清洗、涂料、油墨、造紙和紡織工業(yè)的部分工序等。在這些行業(yè)使用有機(jī)硅消泡劑容易導(dǎo)致硅斑、縮孔，對產(chǎn)品質(zhì)量存在影響。在這些行業(yè)中往往會使用非硅類消泡劑。其在皮邊油、造紙涂布、涂料、油墨等領(lǐng)域中有著廣泛的用途。

6．高碳醇類消泡劑

高碳醇是強(qiáng)疏水弱親水的線型分子，在水體系里是有效的消泡劑。C7~C9的醇是最有效的消泡劑。高碳脂肪醇借助適當(dāng)?shù)娜榛瘎┡渲瞥扇橐菏且活惷摎庑阅茌^好的消泡劑。

五、評測消泡劑優(yōu)劣方法

搖瓶測試方法: 該方法是測試消泡性能最簡單的方法。定量的樣品加入到表面活性劑溶液中。搖動該混合液，記錄泡沫消除所需要的時間。

循環(huán)鼓泡測試 : 在量筒中，加入一定量的起泡液，調(diào)節(jié)流量，使得起泡液循環(huán)起泡。待產(chǎn)生的泡沫上升到所需刻度時，加入定量的消泡劑，記錄泡沫消盡時間，此時記錄的時間為消泡劑的消泡時間，時間越短，說明消泡劑的消泡性能越好。當(dāng)泡沫消失后，繼續(xù)循環(huán)鼓泡并記錄到達(dá)所需刻度的時間，這個時間為抑泡時間，抑泡時間越長，說明消泡劑的抑泡性能越好。

六、消泡劑的選用和注意事項

消泡能力強(qiáng)，用量少；加到起泡體系中不影響體系的基本性質(zhì)；表面張力?。慌c表面的平衡性好；擴(kuò)散性好，滲透性好；化學(xué)穩(wěn)定好、耐氧化性強(qiáng)；無生理活性，安全性高。

消泡劑在使用時要注意以下幾個方面：

（1）消泡劑的使用量應(yīng)當(dāng)適量，這個是用量一定要在推薦用量的基礎(chǔ)上做試驗（包括實驗室的試驗和現(xiàn)場試驗），確定最佳用量，消泡劑不是用的越多越好，也不是用的越少越好；

（2）消泡劑即使不分層，在使用前最好都要攪拌均勻。若使用前分層，則必須攪拌均勻；

（3）本體型消泡劑使用前不必稀釋，也不建議稀釋。低含固量的乳液型消泡劑不必稀釋，直接使用；高含固量的乳液消泡劑可以稀釋，但是要遵循方法，否則會出現(xiàn)破乳分層等現(xiàn)象，得不償失；

（4）不同的環(huán)境應(yīng)使用不同的消泡劑，消泡劑的選擇要兼顧消泡性能、抑泡性能、相容性等等方面，而且不同的應(yīng)用環(huán)境的溫度、PH、起泡物質(zhì)不一。