泡沫的應(yīng)用及消泡劑

泡沫是一種氣體在液體中的分散體系，氣體成為許多氣泡被連續(xù)相的液體分隔開來，氣體是分散相，液體是分散介質(zhì)。

（一）泡沫的形成與結(jié)構(gòu)

泡沫是泡的聚集物，是一個(gè)復(fù)雜的分散體系，由于氣體與液體的密度相差很大，故在液體中的氣泡會(huì)很快上升至液面，形成以少量液體構(gòu)成的液膜隔開氣體的泡沫，因重力作用，液面上形成的泡沫逐漸分為兩種結(jié)構(gòu)形態(tài)：下面部分的氣泡呈球狀，分隔液體之量較多，上面部分的氣泡為多面體狀，分隔液體之量越到頂部越少，而且氣泡越大。

氣泡中各個(gè)氣泡相交處（一般是三個(gè)氣泡相交，此為最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)），液膜中交界處的壓力小于其他各處的壓力，液體會(huì)自動(dòng)從交界處流向其他位置，這就是泡沫的排液過程之一，另一種排液過程是液體因重力而下流，使膜變薄，但這僅是液膜較厚時(shí)才比較顯著。液膜薄到一定程度，則導(dǎo)致膜的破裂、泡沫破壞。

純液體不能形成穩(wěn)定的泡沫，如純凈的水、乙醇、苯等，能形成穩(wěn)定泡沫的液體，至少必須有兩個(gè)以上組分，表面活性劑溶液、蛋白質(zhì)以及其他一些水溶性高分子溶液等容易產(chǎn)生穩(wěn)定、持久的泡沫，起泡溶液不僅限于水溶液，非水溶液也常會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫。

表面活性劑生成泡沫的能力和其他一些性能（如潤(rùn)濕、洗滌性能）并無一定關(guān)系，起泡能力強(qiáng)的洗滌劑，未必去污能力就強(qiáng)，如一般非離子表面活性劑的起泡性能遠(yuǎn)不如普通肥皂，但其洗滌性能卻比肥皂好，因此不能簡(jiǎn)單地以起泡能力作為表面活性劑好壞的唯一標(biāo)志。

起泡性好的物質(zhì)稱為起泡劑，一般肥皂、洗衣粉中的表面活性劑（烷基苯磺酸鈉、烷基硫酸鈉等）均是起泡劑，但應(yīng)注意，起泡性只是在一定條件下（攪拌、鼓氣等）具有良好的起泡能力，形成的泡沫不一定持久。為了提高泡沫的持久性，常在表面活性劑配方中加入一些輔助表面活性劑，如在十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中加入十二酰二乙醇胺，則可得到持久性良好的泡沫。十二烷基二甲基胺的氧化物也是增加泡沫穩(wěn)定、持久性的一種添加劑，其效率甚至超過十二酰二乙醇胺。此類增加泡沫穩(wěn)定性的表面活性物質(zhì)，稱為穩(wěn)泡劑。

（二）泡沫的穩(wěn)定性

    泡沫的穩(wěn)定性應(yīng)與起泡力加以區(qū)別，起泡力是指泡沫形成的難易程度和生成泡沫量的多少，而穩(wěn)定性則指生成泡沫的持久性——消泡之難易。這就是說，泡沫的穩(wěn)定性就是指泡沫存在“壽命”的長(zhǎng)短，當(dāng)然，就其本質(zhì)而言，泡沫是一熱力學(xué)上的不穩(wěn)定體系，不可能是穩(wěn)定的，泡沫的熱力學(xué)不穩(wěn)定性，是由于破泡之后體系的液體總表面積大為減少，從而體系能量（自由能）降低甚多的原因。

泡沫破壞的過程，主要是隔開液體的液膜由厚變薄，直至破裂的過程，因此，泡沫的穩(wěn)定性主要決定于排液的快慢和液膜的強(qiáng)度。影響泡沫穩(wěn)定性的主要原因，亦即影響液膜厚度和表面膜強(qiáng)度的因素，比較復(fù)雜。

1．表面張力

泡沫形成時(shí)，伴隨液體表面積增加，體系的能量也相應(yīng)增加，泡沫破壞時(shí)，細(xì)細(xì)的能量也相應(yīng)下降若液體的表面張力較低，在泡沫形成時(shí)體系能量增加相對(duì)較少，而泡沫破壞時(shí)體系能量下降也較少。于是往往容易以液體的表面張力為影響泡沫形成及其穩(wěn)定性的一個(gè)因素。但是單純的表面張力這一因素并不能充分說明泡沫的穩(wěn)定性，如果說，水的因其表面張力高而不易形成泡沫，那么一些純有機(jī)液體，如乙醇、庚烷、苯及四氯化碳等，它們的表面張力比純水低很多，而與肥皂水溶液相近，為何不易形成泡沫，可見，必須進(jìn)行具體分析。

自能量觀點(diǎn)考慮，低表面張力對(duì)于泡沫的形成較為有利，因?yàn)樯�成一定總表面積的泡沫時(shí)，可以少做功。但是不能保證生成的泡沫有良好的穩(wěn)定性，只有當(dāng)溶液表面能形成具有一定強(qiáng)度的表面膜時(shí)，低表面張力才有助于泡沫的穩(wěn)定，因?yàn)閷?duì)于形成表面膜的體系，當(dāng)表面張力低時(shí)，泡沫液面的交界處與平面膜的壓差小，從而排液速度減慢，液膜變薄也較慢，有利于泡沫的穩(wěn)定。

很多實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明，液體的表面張力不是泡沫穩(wěn)定性的決定因素，除上述純液體的情況說明此點(diǎn)外，許多水溶液的實(shí)際情形也是如此，如丁醇等烷基醇類的水溶液的表面張力比一般表面活性劑水溶液（如十二烷基硫酸鈉水溶液）低，但后者的起泡性及泡沫穩(wěn)定性卻優(yōu)于前者。非離子表面活性劑水溶液的表面張力一般皆低于離子型表面活性劑，但其起泡性及泡沫穩(wěn)定性常低于離子表面活性劑。一些蛋白質(zhì)水溶液的表面張力比表面活性劑水溶液高，但卻有較高的泡沫穩(wěn)定性。

2．表面粘度

決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素為液膜的強(qiáng)度，而液膜強(qiáng)度中的一個(gè)主要性質(zhì)是實(shí)驗(yàn)中可測(cè)得的表面粘度。

從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中可以看出，表面粘度較大的溶液所生成泡沫的壽命也較長(zhǎng)，十二烷基硫酸鈉樣品不純，含有相當(dāng)量的十二醇，其水溶液具有高表面粘度和高泡沫壽命，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中也可看出，溶液的表面張力與泡沫的穩(wěn)定性并無確定的關(guān)系。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，表面吸附膜的強(qiáng)度越大，則表面粘度越大，泡沫壽命越長(zhǎng)，表面膜的強(qiáng)度與表面吸附分子間的相互作用有關(guān)，相互作用大者強(qiáng)度亦大。一般蛋白質(zhì)分子較大，分子間作用較強(qiáng)（特別是分子間可有大量氫鍵形成，相互作用更為強(qiáng)烈），故其水溶液所形成的泡沫穩(wěn)定性較好，一般疏水基中分支較多的表面活性劑。分子間相互作用較直鏈者差，因而溶液中的表面粘度較小，泡沫穩(wěn)定性亦差，如不飽和烯烴經(jīng)硫酸化后的表面活性劑（親水基SO4處于碳?xì)滏溨胁浚�，其水溶液的泡沫穩(wěn)定性差，而十二烷基硫酸鈉（SO4基處于碳?xì)滏湺瞬浚┧�溶液的泡沫穩(wěn)定性就良好。

在月桂酸鈉或十二烷基硫酸鈉水溶液中，加入少量月桂醇或月桂酰異丙醇胺，表面膜強(qiáng)度增大、表面粘度增加。其原因主要是構(gòu)成表面混合膜的吸附分子密度大為增加，混合膜中的分子相互作用較強(qiáng)，因?yàn)樵诩尤朐鹿鸫蓟蛟鹿瘐．惐�醇胺之前，直鏈烷基由于極性基負(fù)電荷之間相斥，不能靠近，加入之后，則由于月桂基的插入，表面上烷基的總密度增加，同時(shí)考慮到極性有機(jī)物添加劑的表面活性有機(jī)離子之間還存在離子－偶極的相互作用，這就更增加了兩者分子間的作用。

表面吸附分子間的相互作用導(dǎo)致膜強(qiáng)度增大、從而提高泡沫壽命的情形，在正負(fù)離子表面活性劑混合體系中表現(xiàn)得更為突出。正、負(fù)離子表面活性劑之間非常強(qiáng)烈的分子相互作用，導(dǎo)致高氣泡壽命，此種相互作用，除一般碳?xì)滏滈g的疏水效應(yīng)之外，主要還存在著正、負(fù)表面活性離子之間的強(qiáng)烈?guī)靵鲆�力。而且正、�?fù)離子表面活性劑混合溶液表面上的氣泡不易移動(dòng)（對(duì)表面吹氣稍加擾動(dòng)時(shí)），而單一離子表面活性劑溶液表面上的氣泡則較易移動(dòng)，這就表明，混合溶液的表面粘度較大，是強(qiáng)烈分子作用的結(jié)果，是導(dǎo)致高氣泡壽命的重要因素。

3．液體粘度

表面粘度大時(shí)，泡沫液膜往往不易破壞，這里有兩種作用，一為增加液膜表面強(qiáng)度，另一則為使液膜的二表面膜鄰近的液體不易排出（因表面粘度大，鄰近表面吸附層的液體也不易流動(dòng)之故）。由此可見，若液體本身的粘度較大，則液膜中液體排出較為不易，液膜厚度變小的速度較慢，因而延緩了液膜破裂時(shí)間，增加了泡沫的穩(wěn)定性，但是液體的內(nèi)部粘度僅為一輔助因素，若無表面吸附膜形成，則即使內(nèi)部粘度大也不一定能形成穩(wěn)定的泡沫。

4．表面張力的“修復(fù)”作用

泡沫形成時(shí)，泡沫的液膜必須具有一定形式的彈性，以便緩沖液膜局部受力而伸展、變薄，起到防止液膜破裂的作用。當(dāng)膜受到?jīng)_擊時(shí)發(fā)生局部變薄的現(xiàn)象，此時(shí)變薄之處的液面面積增大，表面吸附分子的密度較前減小，于是局部表面張力增加，原來表面的分子就有力圖向變薄表面遷移的趨勢(shì)，使變薄表面分子的密度增加，從而使變薄表面的張力又降至原來的數(shù)值，與此同時(shí)，表面分子自原來表面遷移到變薄表面的過程中，會(huì)帶動(dòng)鄰近的薄層液體一起遷移，結(jié)果是使受到外力沖擊而變薄的液膜又變厚，表面張力復(fù)原（即吸附分子密度復(fù)原）與液膜的厚度復(fù)原均導(dǎo)致液膜強(qiáng)度恢復(fù)，亦即表現(xiàn)為泡沫具有良好的穩(wěn)定性，不易破壞，此即所謂表面張力的“修復(fù)”作用。

對(duì)于表面活性劑吸附與表面的液膜，擴(kuò)大其表面積將降低表面吸附分子的密度，同時(shí)表面張力增大，于是進(jìn)一步擴(kuò)大表面需要做更大的功，液膜表面積的收縮，則將增加表面吸附分子的密度，同時(shí)表面張力降低，于是不利于進(jìn)一步的收縮，因此，表面活性劑吸附于百慕大液膜，有反抗表面擴(kuò)張或收縮的能力，此即有所謂表面彈性者，亦即上述的“修復(fù)”或“復(fù)原”作用。純液體沒有表面彈性，因其表面張力不會(huì)隨表面積變化，從而不能形成穩(wěn)定的泡沫，此即為久已熟知的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的本質(zhì)。

對(duì)于此種作用，應(yīng)考慮兩種不同的過程，一種是自低表面張力區(qū)域遷移表面吸附分子至高表面張力區(qū)域的過程，另一種則為溶液中的表面活性劑分子吸附至表面的過程。此一過程亦可使受沖擊液膜的表面張力恢復(fù)至原值，同時(shí)也恢復(fù)了表面吸附分子的密度。但若此過程進(jìn)行較快，即吸附速度快時(shí)，則在液膜擴(kuò)張部分所缺少的吸附分子將大部分由吸附來補(bǔ)足，而不是通過第一種過程的表面遷移。于是，受沖擊部分液面的表面張力和吸附分子的密度隨可復(fù)原，但變薄的液膜并未重新變厚（因無遷移分子帶來溶液）。這樣的液膜，其強(qiáng)度較差，因而泡沫的穩(wěn)定性也較差。一般醇類水溶液泡沫穩(wěn)定性不高，即與醇自溶液中吸附于表面的速度較快有一定關(guān)系；而一般表面活性劑在濃度較低時(shí)（小于cmc）的吸附速度則較慢，泡沫穩(wěn)定性較高，表面活性劑溶液的濃度超過cmc較多時(shí)，表面吸附速度較快，泡沫穩(wěn)定性差。

5．氣泡通過液膜的擴(kuò)散（氣體透過性）

一般形成的泡沫中，氣泡大小總是不均勻的，由于毛細(xì)壓力的存在，小泡中氣體的壓力比大泡高，于是，氣體自高壓的小泡中透過液膜擴(kuò)散至低壓的大泡中，造成小泡變�。ㄖ敝料�失），大泡變大，最終泡沫破壞的現(xiàn)象。此種氣體透過液膜的擴(kuò)散，在浮于液面的單個(gè)氣泡中清楚的表現(xiàn)出來：氣泡隨時(shí)間增長(zhǎng)而逐漸變小，以致最終消失，一般可利用液面上氣泡半徑隨時(shí)間變化的速率來衡量氣體透過性。

對(duì)于0.1%十二烷基硫酸鈉的氣泡半徑的平方－時(shí)間曲線并非直線，直線關(guān)系僅存在于時(shí)間越100min以前（相當(dāng)于氣泡生成起始的氣泡半徑的平方值降低一半）的一段，在此之后斜率變大，即透過性常數(shù)降低。正、負(fù)離子表面活性劑混合體系（1：1）的關(guān)系圖，非直線關(guān)系在時(shí)間大于75min以后亦表現(xiàn)的非常明顯。這種非直線關(guān)系的原因可能是由于空氣泡中的氧氣與氮?dú)庠谒�中的溶度有較大差別，或是由于氣泡的氣體透過膜面積并非2πr2。然而具體情況比較復(fù)雜，如透過膜的形狀在氣體通過過程中會(huì)有所改變，以及膜的厚度及均勻性變化等因素，都需要做進(jìn)一步研究。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，氣體透過性低者表面粘度高，泡沫穩(wěn)定性亦較好；反之亦然（雖不完全對(duì)應(yīng)，因還有其他因素，如膜厚等也有關(guān)系）。氣體透過性與表面吸附膜的緊密程度有相當(dāng)大的關(guān)系，表面吸附分子越緊密，則氣體越難透過。

6．表面電荷的影響

如果泡沫的液膜兩個(gè)表面帶有相同符號(hào)的電荷，則兩表面將互相排斥，以防止液膜變薄乃至破裂，離子性表面活性劑作為起泡劑時(shí)，由于表面吸附，表面活性離子會(huì)富集于表面。如十二烷基硫酸鈉，即形成一層帶有負(fù)電荷的表面，反離子Na＋則分布于液膜溶液中（溶液中也有表面活性離子，但比起吸附層來，密度很小），組成了表面雙電層。當(dāng)液膜變薄至一定程度時(shí)，兩表面的電相斥作用開始變得顯著起來，防止液膜進(jìn)一步變薄。此種作用在液膜較厚時(shí)不大，溶液中電解質(zhì)濃度較高時(shí)，擴(kuò)散雙電層壓縮，電相斥作用變?nèi)�，膜厚度變小，使電相斥作用減小。

綜合以上討論可以看出，雖然影響泡沫穩(wěn)定性的因素多種多樣，但最重要的因素使表面膜的強(qiáng)度，對(duì)于表面活性劑作為起泡劑和穩(wěn)泡劑的一般情況而言，表面吸附分子排列的緊密、結(jié)實(shí)性（強(qiáng)度）為主要因素；亦即泡沫穩(wěn)定性決定于表面吸附分子的表面結(jié)構(gòu)與相互作用。表面吸附分子結(jié)構(gòu)緊密、相互作用強(qiáng)時(shí)，不僅表面膜本身具有較大強(qiáng)度，還能使表面吸附層下面鄰近的溶液不易流動(dòng)（表面粘度大），排液相對(duì)比較困難，液膜厚度比較容易保持。此外，排列緊密的表面吸附分子還能減少氣體的透過性，從而增加泡沫的穩(wěn)定性。因此欲獲得穩(wěn)定的泡沫或欲破壞不需要的泡沫時(shí)，應(yīng)首先考慮組成表面膜的物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)及性質(zhì)。

（三）．泡沫性能的測(cè)定

一般泡沫性能的測(cè)量，主要是對(duì)穩(wěn)定性和起泡性的研究。

泡沫穩(wěn)定性的測(cè)量方法很多，根據(jù)泡沫形成的方式主要分為兩類：氣流法和攪動(dòng)法。氣流法是以一定流速的氣體通過一玻璃砂濾板，濾板上面盛有一定楝的測(cè)試溶液，氣體通過濾板厚在容器（刻度量筒）中形成泡沫，當(dāng)氣體流速維持恒定并使用同一儀器時(shí)，流動(dòng)平衡時(shí)的泡沫高度可作為泡沫性能的量度，因?yàn)榕菽�高度是在一定氣體流速下泡沫生成與破壞處于動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的泡沫高度，所以此量包括泡沫穩(wěn)定性及起泡性兩種性能。

攪動(dòng)法是在氣體（一般為空氣）中攪動(dòng)液體，使氣體攪入液體中，形成泡沫，實(shí)驗(yàn)時(shí)在量筒中放入少量試液，用下端固定有盤狀不銹鋼絲網(wǎng)的攪拌器，通過液面上下攪動(dòng)，形成泡沫。嚴(yán)格規(guī)定儀器規(guī)格、攪動(dòng)方式、時(shí)間、速度及液體用量等，則生成泡沫的體積（剛停止攪拌時(shí)的體積）即可用來表示試液的起泡性，記錄停止攪拌后泡沫體積雖時(shí)間的變化（減少）曲線，由此了解泡沫的穩(wěn)定性。在生產(chǎn)及實(shí)驗(yàn)室中，比較方便而且準(zhǔn)確地測(cè)量泡沫性能的“傾注法”，也屬于攪動(dòng)法之類。在粗管中裝入一定量的試液（50ml），泡沫移液管中也裝入200ml試液，外套管中通入恒溫水，使實(shí)驗(yàn)在規(guī)定溫度下進(jìn)行，試驗(yàn)時(shí)，使200ml試液自移液管中自由流下，沖擊底部試液后生成泡沫，一般可以用試液流下5min后的泡沫高度作為起泡能力的量度，也可以用起始泡高度及泡沫破壞一半（即泡沫高度為起始高度的一半）所需的時(shí)間來表示起泡性及泡沫穩(wěn)定性。

作為相對(duì)比較的初步試驗(yàn)，可以采用振搖密閉容器中試液的簡(jiǎn)單方法，測(cè)量泡沫的性能，注意振搖的方式應(yīng)予嚴(yán)格規(guī)定（如振搖次數(shù)、快慢及方向等），以便得出可供比較的結(jié)果，振搖后同樣以泡沫的起始高度及破壞一半所需的時(shí)間來表示起泡性及泡沫壽命。

以上所述皆為對(duì)氣泡聚集體的研究方法，在實(shí)驗(yàn)室中，也常對(duì)一個(gè)氣泡的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，即單泡壽命的研究。單泡穩(wěn)定性的測(cè)量方法比較簡(jiǎn)單，氣泡自插入試液中的毛細(xì)管口形成后，上浮于液面，記錄氣泡上升至液面到破裂的時(shí)間，即為此泡的壽命。由于影響因素復(fù)雜，而且往往無法精確控制（如少許振動(dòng)、氣泡的大小、氣流及溫度的輕微擾動(dòng)等），往往需要多次測(cè)量，取其平均值。因此，方法本身雖然簡(jiǎn)單，但實(shí)驗(yàn)條件要求較高，實(shí)驗(yàn)時(shí)間亦較長(zhǎng)，盡管如此，單泡法仍不失為研究泡壁液面氣體透過性的最為適宜之法�？煞奖愕赜纱藴y(cè)量氣泡大小雖時(shí)間的變化率，求出氣體透過性，并可估算液膜厚度。

（四）泡沫的應(yīng)用

1．泡沫浮選

泡沫浮選是利用泡沫，把礦石中需要的成分與泥砂、粘土等物質(zhì)分離，使有用礦物富集的過程。在此過程中，礦物的某種成分（一般是有用的礦物）附著在泡沫氣泡上而浮于礦漿表明，其余成分則沉積于底部，有用的礦物隨泡沫飄走，留下礦渣（偶爾也可使無用成分隨泡沫飄走，留下有用的礦物）。浮選之前，先將礦石粉碎至一定大小，以利于隨氣泡漂浮，之后，加水制成礦漿，再加入浮選劑，以攪拌或其他方法通入空氣，形成泡沫進(jìn)行浮選。

大多數(shù)天然礦物的表面是親水的，易為水潤(rùn)濕，必須加入某種試劑使其表面疏水，否則不能附著于氣泡上漂浮，加入的這種實(shí)際成為捕收劑，是浮選劑中的一種。浮選劑中還有起泡劑，它有利于礦漿形成泡沫，以作為浮選的分離手段。有時(shí)還加入調(diào)節(jié)劑，它可以對(duì)捕收劑其促進(jìn)或抑制作用，以達(dá)到對(duì)混合礦物作選擇性浮選的目的。調(diào)節(jié)劑實(shí)際上亦是捕收劑的一類，均起改變礦物表面性質(zhì)的作用。

常用的起泡劑有松油、甲酚類、醇類（中等分子量者，一般是五碳至八碳醇）等�！爸剡拎ぁ保ㄈ∽悦航褂�，為吡啶、喹啉等及其衍生物的混合物，制成鹽酸鹽或硫酸鹽）常用于浮選銅、鉛、鋅的硫化物礦，兼有捕收劑的作用。也常用“加工蓖麻油”（蓖麻油皂化、干餾而得的辛醇、辛酮類五物）作為起泡劑，代替松油，在泡沫浮選中，泡沫的穩(wěn)定性要求不高，以便分離以后易于破壞，從而獲得選出的礦物�？梢钥闯�，上述起泡劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)就是符合能形成穩(wěn)定性不高的泡沫的要求的：疏水基不長(zhǎng)（八個(gè)碳原子以下）或有分支及不飽和基團(tuán)，形成的表面膜強(qiáng)度差，從而泡沫的穩(wěn)定性不高。

捕收劑大致可分為含硫化合物和不含硫化合物兩類，前者如黃藥（黃原酸鹽）、黑藥（二硫代磷酸鹽）及白藥（二硫苯脲）等。不含硫的化合物中，有脂肪酸及其皂、長(zhǎng)鏈烷基胺及其鹽等。含硫化合物用于金屬硫化物礦的浮選，它使礦物表面變得疏水，于是礦粉易于隨氣泡浮起。非硫化物礦亦可先經(jīng)硫化處理，然后再用含硫捕收劑浮選。如鋅礦，可先用硫酸銅及硫化鈉處理使其表面硫化，再用黃藥浮選。不含硫的化合物則用于非硫化礦及非金屬礦物（如貧鐵礦、磷灰石、螢石、石英及長(zhǎng)石等）的浮選。

如前所述，捕收劑的作用是改變礦物質(zhì)點(diǎn)的表面性質(zhì)，使之疏水。這主要是由于捕收劑強(qiáng)烈吸附于礦物表面，兩親分子的非極性基在表面作超外的定向排列，形成了疏水層。

2．離子浮選

離子浮選和泡沫浮選都是利用泡沫來分離混合物，不同之處前者是液－氣體系，而后者是液－固－氣體系，有固體表面潤(rùn)濕的問題。

離子浮選的起泡劑為表面活性劑。表面活性離子在氣/液界面上吸附，形成定向離子層，疏水鏈朝向氣相。此離子層對(duì)相反電荷的離子（反離子）有電性引力；不同的反離子，吸引力亦不同。利用這種性質(zhì)，可以將溶液中某些離子性的物質(zhì)隨所形成的泡沫分離出來。特別是對(duì)于濃度很稀、含量很少的物質(zhì)，其他方法往往不易分離，而用離子浮選法可得好的結(jié)果。

對(duì)于含有少量金、銀化合物的溶液，如加入少量陽離子表面活性劑，使之形成泡沫，經(jīng)分離后發(fā)現(xiàn)泡沫中的金與銀的比例較溶液中大得多。若用陰離子表面活性劑為起泡劑，可以把銀離子富集于泡沫中，而與金離子分離。

離子浮選用于提取海水中的重要元素，可能是有前途的。

3．泡沫分離法

實(shí)際上，泡沫浮選和離子浮選都是泡沫分離的方法，此處介紹的泡沫分離法，是指體系（溶液）本身的表面活性物質(zhì)的提純與分離，比較典型的是表面活性劑的提純，如十二烷基硫酸鈉的商品或?qū)嶒?yàn)室合成的粗產(chǎn)品，其中往往含有少量十二醇及無機(jī)鹽（NaCl、Na2SO4），無機(jī)鹽可通過在有機(jī)溶劑中（乙醇、丁醇）重結(jié)晶除去，而十二醇則不易除去。將空氣通入此不純物水溶液，使之形成泡沫。十二醇比十二烷基硫酸鈉更容易在溶液表面吸附，所以泡沫中十二醇含量比溶液中大得多。不斷移去泡沫，剩余物即為相當(dāng)純凈的十二烷基硫酸鈉。

不同物質(zhì)有不同的表面吸附能力，這是泡沫分離法的根據(jù)。應(yīng)用泡沫分離法可以分離不同碳?xì)滏滈L(zhǎng)的表面活性劑混合物。鏈較長(zhǎng)者表面吸附能力強(qiáng)，首先出現(xiàn)于泡沫中；以后，隨鏈長(zhǎng)減小而依次出現(xiàn)，這與固體的分級(jí)結(jié)晶及液體的分餾很相似，稱之為泡沫分級(jí)分離。

泡沫分離法曾被利用來提純、分離酶蛋白，提純了的酶表現(xiàn)出更高的生物活性。自甜菜制糖時(shí)，榨出糖液中的蛋白質(zhì)、膠質(zhì)等，使糖不易結(jié)晶，妨礙糖的精制，利用泡沫分離，可除去抑制糖結(jié)晶的雜質(zhì)，使糖的精制易于進(jìn)行。

（五）消泡

有些泡沫可以通過加某些試劑與起泡劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而破壞，如以脂肪酸皂為起泡劑而形成的泡沫，可以加入強(qiáng)酸（如鹽酸、硫酸）及鈣、鎂、鋁鹽等，形成不溶于水的脂肪酸及難溶的脂肪酸鹽，于是泡沫破壞，但是在工業(yè)生產(chǎn)中，由于存在腐蝕及堵塞管道的問題，很少應(yīng)用此法。

工業(yè)中常用的消泡劑，都是容易在溶液表面鋪展的有機(jī)液體，此種液體在溶液表面鋪展時(shí)，會(huì)帶走鄰近表面的一層溶液，使液膜局部變��；于是液膜破裂，泡沫破壞。一般情況下，消泡劑在表面上的鋪展速度越快，則液膜變得越薄，消泡作用也就越強(qiáng)。一般能在表面鋪展，起消泡作用的液體，其表面張力較低，易吸附于表面，使溶液表面局部的表面張力降低（即表面壓增高），于是鋪展自此局部發(fā)生，同時(shí)表面下面一層液體也因表面吸附分子由高表面壓區(qū)向低表面壓區(qū)（即高表面張力）區(qū)擴(kuò)散而帶走，致使液膜變薄，泡沫破壞。乙醚、異戊醇及上述的n－C3F7CH2OH等均屬于此類消泡劑。由此看來，消泡作用的原因可能在于，一方面，易于鋪展、吸附的消泡劑分子取代了起泡劑分子，形成強(qiáng)度較差的表面膜；另一方面，鋪展過程中也同時(shí)帶走了鄰近表面層的部分溶液，使泡沫的液膜變薄，降低了泡沫的穩(wěn)定性。

一種有效的消泡劑不但應(yīng)該迅速使泡沫破壞，而且還要有持久的消泡能力（即在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)防止泡沫生成），常常發(fā)現(xiàn)有些消泡劑在加入溶液一定時(shí)間后，就失去效力，若要防止泡沫生成，則還需要加入一些消泡劑。發(fā)生此種情況的原因，可能與溶液中起泡劑（表面活性劑）的cmc是否超過有關(guān)，在超過cmc的表面活性劑溶液中，消泡劑（一般為不易溶的有機(jī)液體）可能被加溶，以至于失去在表面鋪展的能力，降低了消泡作用。對(duì)于溶解性較好或溶解速度較快的消泡劑（如碳原子數(shù)較少的醇類），同樣也由于加入一定時(shí)間后即溶于水溶液中而失去在表面鋪展的能力而無消泡作用。由于在開始加入消泡劑時(shí)，消泡劑在表面鋪展的速度較大，溶解速度較慢，故有較好的消泡效果，經(jīng)過一段時(shí)間，隨著消泡劑的逐漸加溶（溶解），消泡效果就逐漸變差。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，此種加溶了消泡劑的溶液中，動(dòng)表面張力隨時(shí)間的變化率比未加消泡劑時(shí)要大，即表面張力在短時(shí)間內(nèi)就下降至較低的數(shù)值。而如果在溶液中加入了穩(wěn)泡劑，則結(jié)果相反，即表面張力隨時(shí)間的下降率比為未加穩(wěn)泡劑的溶液慢。這一點(diǎn)可以根據(jù)表面張力變化與表面吸附之間的關(guān)系的規(guī)律解釋，在加消泡劑（如磷酸三丁酯）的情形中，溶液表面張力的急劇降低表明自溶液內(nèi)部吸附至表面的吸附速度快；而加穩(wěn)泡劑（如正癸醇或月桂醇）的情形中，則吸附速度慢（與未加消泡劑或穩(wěn)沫劑的情形相比）。吸附速度快時(shí)，則自表面張力低處至表面張力高處的表面分子遷移過程不易進(jìn)行，因而泡沫液膜加厚、復(fù)原的過程變緩，降低了泡沫的穩(wěn)定性，于是消泡現(xiàn)象產(chǎn)生。加穩(wěn)泡劑的情形則與此相反。

1．消泡劑

    除上述一般低表面張力的有機(jī)液體外，還有有著不同消泡機(jī)理的固體粒子消泡劑，以及有機(jī)液體與固體粒子混合消泡劑。下面根據(jù)化學(xué)類型，列舉常見的有機(jī)液體品種。

（1）醇類

常常應(yīng)用的有分支結(jié)構(gòu)的醇，如二乙基己醇、異辛醇、異戊醇、二異丁基甲醇等，這些消泡劑常用于制糖、造紙、印染工業(yè)中。

（2）脂肪酸及脂肪酸酯

不溶于水的脂肪酸及其酯，很多是無毒性的，常用于食品工業(yè)中作為消泡劑，如失水山梨醇單月桂酸酯（Span 20）用于奶糖液的蒸發(fā)干燥，用于雞蛋白及蜜糖液的濃縮，以防止發(fā)泡；三油酸酯（Span 85）則用于酪素及酪素膠液的蒸發(fā)，以及酵母發(fā)酵時(shí)的消泡。

脂肪酸及其金屬鹽也常用于發(fā)酵過程及造紙工業(yè)中作為消泡劑，脂肪酸甘油酯多用于藥品、食品工業(yè)及造紙工業(yè)中用作消泡劑。某些天然油脂，如蓖麻油、豆油等也常用來消泡，雙乙二醇月桂酸酯曾廣泛應(yīng)用于消泡。

（3）酰胺

相對(duì)分子質(zhì)量較大的多（聚）酰胺是蒸汽鍋爐水經(jīng)常使用的防泡劑，二硬脂酰乙二胺、二棕櫚酰乙二胺及油酰二乙烯三胺縮合物等的使用效果比較好。

（4）磷酸酯

磷酸三丁酯是常用的消泡劑，其消泡作用可能是由于有降低表面粘度的能力，從而使泡沫液膜的排液更為容易，這是因?yàn)榱姿崛�丁酯分子在表面上有較大的分子截面積，它插入表面活性劑起泡劑分子之間，降低其分子間內(nèi)聚力，結(jié)果使表面粘度降低，液膜排液加快。

其他磷酸酯，如磷酸三辛酯以及磷酸戊、辛酯有機(jī)胺鹽亦常應(yīng)用，不溶于水的磷酸酯，可先溶于與水易混溶的有機(jī)溶劑（如乙酸、丙酮及異丙醇等）中，然后再用于水溶液的消泡，可有較好的效果。磷酸酯也常用于潤(rùn)滑油的消泡，這是非水體系的消泡問題。

（5）有機(jī)硅化合物（硅酮）

硅酮一類化合物（主要是甲基硅油）的表面張力很低，容易吸附于表面，在液面上容易鋪展，但形成的表面膜強(qiáng)度不高，因此是一種優(yōu)良的消泡劑。硅酮不但用于水溶液體系，而且對(duì)非水體系也有效，用量也較小，硅油作為有效的消泡劑，被廣泛地應(yīng)用于造紙、明膠、乳膠等工業(yè)中。

（6）鹵化有機(jī)物

鹵化有機(jī)物，如氯化烴，特別是氟有機(jī)化合物，如氟氯化烴及多氟化烴等，也常用作消泡劑，高氟化合物，因其表面張力往往比非水油類的低，故常用于防止非水體系氣泡。

（7）表面活性劑

一般非離子表面活性劑的起泡性大都較差，特別是聚醚型非離子表面活性劑的起泡性能更差，多為低泡型表面活性劑，有些甚是是很好的防泡和消泡劑，非離子表面活性劑在其濁點(diǎn)附近或濁點(diǎn)以上時(shí)，都呈現(xiàn)防泡性能，基本上作為消泡劑使用。

自分子結(jié)構(gòu)上考慮，一般表面活性劑在表面上的吸附分子面積若較大，則表面吸附分子排列不緊密，表面膜強(qiáng)度差，所形成的泡沫不穩(wěn)定，容易破壞。具有較大親水部分，或是有兩個(gè)親水基處于分子兩端的非離子表面活性劑結(jié)構(gòu)，使得表面活性劑在表面吸附時(shí)排列不能緊密，形成的泡沫不穩(wěn)定。此類表面活性劑形成的泡沫在數(shù)分鐘內(nèi)即完全（或近于完全）消失。對(duì)于聚醚類非離子表面活性劑，當(dāng)相對(duì)分子質(zhì)量相近而聚氧乙烯含量相同時(shí)，PEP型表面活性劑比EPE型表面活性劑具有更低的起泡能力。

嗯，字很多，字也很小，沒看完，不過支持一下樓主。

很專業(yè)