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液體的起泡能力與泡沫的穩(wěn)定性是兩個(gè)不同的概念。起泡能力是指液體在外界條件作用下生成泡沫的難易程度。表面張力越低越有利于起泡。泡沫的穩(wěn)定性是指泡沫生成以后的持久性,與液膜的性質(zhì)和氣體透過(guò)液膜的擴(kuò)散有關(guān)。
1表面張力
泡沫生成時(shí),伴隨著液體表面積的增加,體系的能量(表面能)也相應(yīng)增加;泡沫破壞時(shí),體系的能量也相應(yīng)下降。因此,從能量觀點(diǎn)來(lái)看,低表面張力對(duì)于泡沫的形成是有利的,因?yàn)樯梢欢ū砻娣e的泡沫時(shí),可以少做功。
2液體粘度
液體粘度影響液膜的排液過(guò)程。由于液膜是由雙層表面活性劑中央一層溶液構(gòu)成,若液體本身粘度大,既使液膜中的液體不易排出,又使氣體在液膜中的溶解度降低,液膜變薄的速度較慢,液膜破裂時(shí)間延長(zhǎng),增加泡沫穩(wěn)定性。
3 Marangon i效應(yīng)或表面張力修復(fù)作用
將一小針刺入肥皂膜,肥皂膜可以不破,或者將一小顆粒穿過(guò)膜后,肥皂膜也不會(huì)破裂,這說(shuō)明液膜有自己修復(fù)裂口的能力,這僅用表面張力或者表面粘度的概念是不能解釋的,Marangoni對(duì)此效應(yīng)做了如下解釋:
當(dāng)液膜受到外力沖擊時(shí),膜的局部會(huì)變薄,變薄處表面積增大,表面吸附活性分子的密度較前下降,表面張力增加,引起鄰近處的表面活性分子同溶液一起向變薄處遷移,使變薄的液膜得到恢復(fù)。液膜具有變薄后恢復(fù)厚度的能力,就好像膜具有一定的彈性,液膜的這種現(xiàn)象被稱為表面張力的自身修復(fù)作用,也叫Marangoni效應(yīng)。這使泡沫具有一定的穩(wěn)定性。
4電雙層斥力和嫡雙層斥力
在由離子型表面活性劑構(gòu)成的泡沫體系中,隨著液膜內(nèi)液體的排出,帶同性電荷的兩個(gè)氣液界面的距離越來(lái)越近,至一定程度((<0.2 u m)時(shí)會(huì)發(fā)生相互排斥,阻止液膜的進(jìn)一步變薄。試驗(yàn)表明,在泡沫體系中加入小分子電解質(zhì)(如NaCI)可以破壞由此產(chǎn)生的泡沫穩(wěn)定性。
在非離子型表面活性劑尤其是具有親水性側(cè)基的聚合物表面活性劑(如聚氧乙烯)構(gòu)成的泡沫體系中,隨著液膜的變薄,吸附著親水性聚合物的兩個(gè)氣液界面相互靠近,引起聚合物鏈的相互作用和聚集,因而產(chǎn)生一種斥力,阻止膜的變薄。由于聚合物鏈的聚集導(dǎo)致體系嫡變小,這種斥力稱為嫡斥力。在側(cè)基體積很大的高分子表面活性物質(zhì)如木質(zhì)素衍生物構(gòu)成的泡沫中,空間位阻也能阻止液膜的變薄。