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泡沫的稳定

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泡沫的稳定是指泡沫形成后的稳定性即消泡的难易程度。泡沫液膜的弹性、表面黏度、双熵层和双电层的相斥、气泡间气体扩散的减弱等一系列因素,使泡沫较为稳定而持久地存在。

(1) Marangoni效应

当泡沫升到液体表面时,受重力影响,膜内液体会向下流动,开始排液。泡沫膜变薄到一定程度,泡沫就会破灭。但这时表面活性剂会起到阻止排液作用,防止泡沫膜变薄使泡沫稳定,见图1。

图1.JPG

当排液开始时,液体由B处向A处流动,带动表面活性剂也向下移动,在A处集聚,因而A处的表面张力变低,B处的表面张力变高,这样A处的表面活性剂就会向B处移动,使表面张力趋向平衡。由于表面活性剂的移动带动液体由低处A向高处B移动,这就是Marangoni效应,其阻止了排液,防止了泡沫变薄,保持了泡沫的持久稳定性。

(2) Gibbs(吉布斯)弹性

当泡沫膜在某一部位突然被拉伸时,C处被拉长,表面活性剂浓度降低,D处的表面活性剂浓度相对变高,见图2。

图2.JPG

此时C处的表面张力高于D处,在表面张力作用下泡沫膜就开始回缩,努力使表面张力降低,达到平衡的稳定状态,同时带动液体移动,修复了泡沫壁的撞伤部位,表面活性剂的这种修复性,被称之为Gibbs(吉布斯)弹性。

(3) 双电层和熵的相斥作用

泡沫膜内两层界面的表面活性剂是同极相对排列的,当排液达到一定程度时,两个表面活性剂的界面层距离缩短,当距离缩短到某一程度时就会产生静电斥力,阻止两层界面活性剂的靠近,于是停止了排液。与此相似,溶液中存在非离子表面活性剂时,其聚氧乙烯末端的混合熵大到足以阻止相互渗透。这些相斥作用防止了泡沫膜继续变薄,保持了泡沫的稳定性。在液膜变得很薄时,这些效果就显得更为突出。

(4) 表面黏度

表面黏度是由液体表面中相邻表面活性剂分子间相互作用引起的,例如在典型的非离子表面活性剂中,表面活性剂的聚氧乙烯端与其相邻的表面活性剂能形成氢键。表面黏度的存在,一方面提高了液膜的强度,另一方面防止或减缓泡壁液膜的排水速率,使泡沫稳定。泡沫体系的黏度越高,除去截留的空气和破裂泡沫就越难。

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