FG—2B型消泡剂的室内评价及影响因素研究

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