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液體的起泡能力與泡沫的穩(wěn)定性是兩個不同的概念。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,與液膜的性質和氣體透過液膜的擴散有關。
1表面張力
泡沫生成時,伴隨著液體表面積的增加,體系的能量(表面能)也相應增加;泡沫破壞時,體系的能量也相應下降。因此,從能量觀點來看,低表面張力對于泡沫的形成是有利的,因為生成一定表面積的泡沫時,可以少做功。
2液體粘度
液體粘度影響液膜的排液過程。由于液膜是由雙層表面活性劑中央一層溶液構成,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,液膜破裂時間延長,增加泡沫穩(wěn)定性。
3 Marangon i效應或表面張力修復作用
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膜后,肥皂膜也不會破裂,這說明液膜有自己修復裂口的能力,這僅用表面張力或者表面粘度的概念是不能解釋的,Marangoni對此效應做了如下解釋:
當液膜受到外力沖擊時,膜的局部會變薄,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。液膜具有變薄后恢復厚度的能力,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作用,也叫Marangoni效應。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成的泡沫體系中,隨著液膜內液體的排出,帶同性電荷的兩個氣液界面的距離越來越近,至一定程度((<0.2 u m)時會發(fā)生相互排斥,阻止液膜的進一步變薄。試驗表明,在泡沫體系中加入小分子電解質(如NaCI)可以破壞由此產生的泡沫穩(wěn)定性。
在非離子型表面活性劑尤其是具有親水性側基的聚合物表面活性劑(如聚氧乙烯)構成的泡沫體系中,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,因而產生一種斥力,阻止膜的變薄。由于聚合物鏈的聚集導致體系嫡變小,這種斥力稱為嫡斥力。在側基體積很大的高分子表面活性物質如木質素衍生物構成的泡沫中,空間位阻也能阻止液膜的變薄。