8、泡沫

泡沫在洗滌過程中起著重要的作用。泡沫是指氣體分散在液體或固體中的分散體系，氣體為分散相，液體或固體為分散介質(zhì)，前者稱為液體泡沫，而后者稱為固體泡沫，如泡沫塑料，泡沫玻璃，泡沫水泥等。

(1) 泡沫的形成

我們這里所說的泡沫，是指被液體薄膜隔開的氣泡的聚集物。這種泡沫由于分散相（氣體）和分散介質(zhì)（液體）的密度相差較大，加之液體的黏度低，因此氣泡總是能很快地升到液面。

形成泡沫的過程是將大量氣體帶入液體，液體中的氣泡又很快返回到液面，形成由少量液氣隔開的氣泡聚集體

泡沫在形態(tài)上具有兩個顯著的特點：其一是作為分散相的氣泡常常是呈多面體形狀，這是因為在氣泡的相交處，有一種液膜變薄的趨勢使氣泡成為多面體，當液膜變薄到一定程度，則導致氣泡破裂；其二是，純凈液不能形成穩(wěn)定的泡沫，能形成泡沫的液體，至少是兩個以上的組分。表面活性劑的水溶液是典型的易產(chǎn)生泡沫的體系，其生成泡沫的能力與其他性能也有一定的關(guān)系。

起泡力好的表面活性劑稱為起泡劑。起泡劑盡管具有良好的泡沫能力，但形成的泡沫不一定能維持較長的時間，即其穩(wěn)定性不一定良好。為了保持泡沫的穩(wěn)定，常在起泡劑中加入能增加泡沫穩(wěn)定性的物質(zhì)，這種物質(zhì)稱為穩(wěn)泡劑，常用的穩(wěn)泡劑有月桂酰二乙醇胺和十二烷基二甲基胺的氧化物。

(2) 泡沫的穩(wěn)定性

泡沫是一種熱力學不穩(wěn)定體系，最后的趨勢是破泡之后體系內(nèi)液體的總表面積減小，自由能降低。消泡過程就是隔開氣體的液膜由厚變薄，直至破裂的過程。因此，泡沫的穩(wěn)定程度主要是由排液快慢和液膜的強度決定的。其影響因素還有以下幾種。

①表面張力

從能量觀點考慮，低表面張力對于泡沫的形成比較有利，但不能保證泡沫穩(wěn)定。表面張力低，壓差小，排液速度變慢，液膜變薄較慢，有利于泡沫的穩(wěn)定。

②表面黏度

決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素在于液膜強度，而液膜強度主要決定于表面吸附膜的堅固性，以表面黏度為其量度。實驗證明，表面黏度較大的溶液所生成的泡沫壽命較長。這是因為表面吸附分子間的相互作用導致膜強度增大，從而提高泡沫的壽命。

③溶液黏度

當液體本身的黏度增大時，液膜中的液體不易排出，液膜厚度變薄的速度較慢，延緩了液膜破裂的時間，增加了泡沫的穩(wěn)定性。

④表面張力的“修復”作用

表面活性劑吸附于表面的液膜，有反抗液膜表面擴張或收縮的能力，我們將這一能力稱為修復作用。這是因為有表面活性劑在表面上吸附的液膜，擴張其表面積將降低表面吸附分子的濃度，增大表面張力。進一步擴大表面將需要做更大的功。反之表面積收縮將增加表面吸附分子的濃度，即減小表面張力，不利于進一步的收縮。

⑤氣體通過液膜的擴散

由于毛細壓力的存在，泡沫中小泡的壓力要比大泡壓力高，會造成小泡中的氣體透過液膜擴散到低壓的大泡中，造成小泡變小，大泡變大，最終泡沫破裂的現(xiàn)象。如果加入表面活性劑，發(fā)泡時則可使泡沫均勻細密，不易消泡。由于表面活性劑緊密排列在液膜上，透氣困難，而使泡沫更加穩(wěn)定。

⑥表面電荷的影響

如果泡沫液膜帶有相同符號的電荷，液膜兩個表面將互相排斥，防止了液膜變薄乃至破壞。離子型表面活性劑可起這種穩(wěn)定作用。

綜上所述，液膜強度是決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。作為起泡劑和穩(wěn)泡劑的表面活性劑，其表面吸附分子排列的緊密性和牢固性是最重要的因素。表面吸附分子相互作用強時，吸附分子排列結(jié)構(gòu)緊密，這不僅使表面膜本身具有較高的強度，而且因表面黏度較高使鄰近表面膜的溶液不易流動，液膜排液相對困難，液膜的厚度易于維持。此外，排列緊密的表面分子還能減低氣體分子的透過性從而也可增加泡沫的穩(wěn)定性。

(3) 泡沫的破壞

破壞泡沫的基本原則就是改變產(chǎn)生泡沫的條件或消除泡沫的穩(wěn)定因素，因而有物理和化學兩種消泡方法。

物理消泡就是在維持泡沫溶液的化學成分不變的情況下改變泡沫產(chǎn)生的條件，如外力的擾動﹑溫度或壓力的改變以及超聲處理等都是消除泡沫的有效物理方法。

化學消泡法是加入某些物質(zhì)與起泡劑發(fā)生作用，降低泡沫中液膜的強度進而降低泡沫的穩(wěn)定性以達到消泡的目的，這樣的物質(zhì)稱為消泡劑。消泡劑大多數(shù)為表面活性劑。因此根據(jù)消泡的作用機理，消泡劑應當具有較強的降低表面張力的能力，容易吸附在表面上，且表面吸附分子間的相互作用較弱，吸附分子排列結(jié)構(gòu)較為疏松。

消泡劑的種類多種多樣，但基本上都為非離子表面活性劑。非離子表面活性劑在其濁點附近或濁點以上時具有防泡性能，常用作消泡劑。醇類，特別是有分支結(jié)構(gòu)的醇﹑脂肪酸及脂肪酸酯﹑多酰胺﹑磷酸酯﹑硅油等也是常用的優(yōu)良消泡劑。

(4) 泡沫與洗滌

泡沫與洗滌作用并沒有直接的聯(lián)系，泡沫量的多少并不表示洗滌效果的好壞。例如非離子表面活性劑的起泡性能遠不如肥皂，但其去污力卻比肥皂優(yōu)異得多。

在某些情況下，泡沫在去除污垢方面還是有幫助的。例如：家庭洗滌餐具時，洗滌液的泡沫可以將洗下來的油滴帶走；擦洗地毯時，泡沫有助于帶走塵土﹑粉未等固體污垢。另外，泡沫有時可以作為洗滌液是否有效的一個標志，因為脂肪性油污對洗滌液的泡沫有抑制作用，當油污過多﹑洗滌劑量少時，就不會有泡沫生成，或使原來的泡沫消失。泡沫有時還可以作為漂洗是否干凈的指示劑，因為漂洗液中泡沫量往往隨洗滌劑含量的減少而減少，因此可以泡沫量的多少來評價漂洗的程度。