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FG—2B型消泡剂的室内评价及影响因素研究

2015-12-10赵清源唐艺文阎晓雨张若愚李洁

山东工业技术 2015年24期
关键词:B型用量泡沫

赵清源+唐艺文+阎晓雨+张若愚+李洁

摘 要:消泡剂广泛运用于许多工业生产领域,而消泡剂本身的性能,很大程度上决定了消泡效果的好坏。本实验针对目前使用较为广泛的FG-2B型消泡剂进行静态室内评价,探究其本身性能及影响因素,实验研究结果表明:FG-2B型消泡剂的适用条件非常广泛,在常规条件下有着比较好的消泡性能。在消泡剂浓度为5%左右且温度较高、pH为6时,其消泡能力与抑泡能力最强;而随着矿化度的增加,其抑泡能力增加,消泡能力降低。通过调整到相对适宜的使用条件,可使其达到更好的使用效果。

关键词:FG-2B型消泡剂;消泡性能;用量;温度;pH;矿化度

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

在许多工业生产中会产生大量的泡沫,有时泡沫的存在会严重影响产品质量,甚至会导致生产无法正常进行,加入消泡剂是既简单又经济的消泡方法,在石油工业、化学工业、纺织工业、食品工业、医学等领域,消泡剂均有较为广泛的应用。此外,消泡剂也被大量运用于造纸、印染、涂料、金属加工等多种领域[1]。

在消泡剂的使用过程中,消泡剂本身的性能良好与否,是泡沫能否及时消除的关键性因素之一,其消泡性能、抑泡性能是本室内评价实验的重要指标。

1 室内实验

1.1 消泡剂性能评价指标

消泡剂性能评价体系中最关键的性能指标是:消泡性能、抑泡性能。

消泡性能:在泡沫体系形成后,往泡沫体系中加入某种表面活性剂,能够促使泡沫更加迅速地破泡,加速泡沫体系中液体水析出的能力。

抑泡性能:在起泡基液中加入某种表面活性剂,通过一定的作用机理,能够抑制或延缓泡沫体系形成的能力。

1.2 消泡剂性能评价方法

消泡性能:在一定体积量的泡沫中加入消泡剂,记录从加入消泡剂到泡沫完全消除时所用的时间,表示破泡速度,用以衡量消泡性能。在消泡过程中,如果发现泡沫只是穿了一个洞,而没有普遍破裂下降,则说明该消泡剂的扩散性很差,消泡能力很弱[2]。

抑泡性能:在一定量起泡基液中加入消泡剂,使用高速搅拌器,以3000~4000 rpm的速度高速搅拌一定时间,测定此时产生泡沫的体积,表示其抑泡性能[3]。

1.3 实验内容

取FG-2B有机硅消泡剂,分别测定其在不同用量、温度、PH值及地层水矿化度影响因素下的消泡性能、抑泡性能。

(1)配置溶液。取起泡剂2mL配置为体积分数2%的起泡基液100mL;配置两组体积分数为2%,温度为5℃、10℃、20℃、40℃、60℃的起泡基液100mL;同理,配置体积分数为2%,pH值为2、4、6、8、10和矿化度为20000、40000、60000、80000、100000的起泡基液100mL。

(2)实验步骤。消泡性能评价:将起泡剂基液倒入金属搅拌桶中,在GJ-1型高速搅拌机下(搅拌速度4500 rpm)搅拌2 min,待起泡充分后取500 mL泡沫;用量组进行5组实验,每一组分别加入1 mL、2 mL、5 mL、8 mL、10 mL消泡剂,其他组则分别加入消泡剂2mL。从加入消泡剂开始计时,直到量筒中500 mL泡沫完全消除,记录时间为t。

抑泡性能评价:将混合了消泡剂的起泡基液倒入搅拌桶内,静置2 min,使搅拌桶内的泡沫完全消除后,将混合液体在GJ-1型高速搅拌机下(搅拌速度4500 rpm)搅拌2min,并将产生的泡沫倒入量筒中,读取产生泡沫的体积,记作H。根据实验要求,对用量、温度、pH、矿化度等条件进行改动并依次完成实验。

2 结果与分析

2.1 用量影响

从图1可知:随消泡剂加入量增多,起泡体积呈明显下降趋势,抑泡性能明显提高,当消泡剂大概在5mL时,体积下降速率减慢。抑泡性能并无明显提高;随消泡剂用量增多,消泡时间明显减少,消泡性能大幅提高,而当超过5mL时,消泡时间反而增加,消泡性能减弱。这是因为当消泡剂加入量较少时,能分散于体系中而作用在气泡液膜表面的消泡剂较少,随加入量增多,其在泡沫体系中能更好地铺展开来,使液膜变薄,加速泡沫破裂,抑泡性能提高[4]。加入量超过一定值后,能够作用于气泡表面的消泡剂有限,剩余的消泡剂则以液体形式存在于泡沫体系中,因此抑泡性能并无明显提高。

2.2 温度影响

从图2可知:随着温度上升,起泡体积出现上升趋势,消泡剂抑泡性能不佳,当上升到20度左右,起泡体积迅速减小,抑泡性能随之提高。在温度较高的环境下,消泡剂抑泡性能较好;在一定范围内,随温度上升,消泡时间下降明显,消泡性能提高。这是由于当处于较低温度环境,消泡剂分散速率慢,且起泡剂作用效果明显,消泡剂抑泡性能受抑制。而当温度上升到一定程度,一方面消泡剂的分散铺展速率和范围明显增加,消泡剂微粒可迅速破坏起泡的液膜,抑制泡沫产生;与此同时,已生成的起泡随着温度上升,起泡内气体压力增大,使液膜变薄,气泡更容易被消泡剂微粒破坏,进而增强抑泡性能[5]。因此在温度较高的环境下,消泡剂抑泡性能较好。

2.3 pH值影响

从图3可知:在强酸性和强碱性的环境下,起泡体积较大,消泡剂抑泡性能较弱,而在pH=6时,起泡体积达到最小,此时消泡剂的抑泡性能最好;在强酸性环境中,消泡时间较长,消泡剂消泡能力较弱,当pH=6时,消泡时间最短,此时消泡性能最好,而当pH值继续增加,溶液变为弱碱性环境时,消泡时间有所增加,但增加幅度较小。

2.4 矿化度影响

从图4看出:随地层水矿化度越高,泡沫体积在减小,且远小于在自来水中的泡沫体积,而消泡时间则逐渐增加,且远大于在自来水中的消泡时间。这说明大量存在的离子的作用下即高矿化度条件下,消泡剂的抑泡性能提高,而消泡性能降低。

3 结论

FG-2B型消泡剂消泡性能较好,用量为2mL时消除500mL泡沫所用时间为450s,其消泡速度较快,但抗酸碱能力较弱,在高矿化度环境下消泡性能降低抑泡性能增强。FG-2B型消泡剂的消泡性能随消泡剂用量的增加先增强后减弱,在500 mL泡沫中用量为5mL时,消泡效果最好;抑泡性能随用量增加而增强。消泡性能随温度的升高而增强,抑泡性能在低温和高温环境下较好,而在常温环境(20 ℃-30 ℃)下较弱。消泡性能和抑泡性能在pH=6左右时达到最好,其在弱酸弱碱的环境中均有较好的性能。受地层水矿化度的影响,随矿化度的增加,其消泡性能减弱,抑泡性能增强。FG-2B型消泡剂的适用条件非常广泛,在常规条件下有着良好的消泡性能。

参考文献:

[1]冯建国,路福绥,武步华等.有机硅消泡剂在农药加工中的应用现状和展望[J].农药科学与管理,2010,31(01):30-33.

[2]李云龙,黄健斌,董忠杰等.PAF—02沥青消泡剂的研制及工业应用[J].化工进展,2002(21):493-495.

[3]黎鹰.消泡剂的评价及使用注意事项[J].纸和造纸,2000:60-61.

[4]李岿.聚醚消泡剂的结构与性能[J].精细与专用化学品,2006(14):3-7.

[5]朱灵玲.聚乙烯醇消泡剂的应用研究[J].天然气化工:c1化学与化工,2002(27):29-33.endprint

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