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影響表面活性劑泡沫封堵性能的原因有哪些
來源：高校化學(xué)工程學(xué)報 瀏覽 1338 次 發(fā)布時間:2023-09-19
為了進一步揭示影響泡沫封堵性能的根本原因，首先通過泡沫驅(qū)替實驗研究了溫度對泡沫封堵性能的影響，然后利用界面流變儀分析了界面參數(shù)隨溫度的變化，在此基礎(chǔ)上，建立起泡沫封堵性能與界面性質(zhì)之間的聯(lián)系，考察界面性質(zhì)對泡沫封堵性能的影響。
結(jié)果表明：當溫度由20℃升高到80℃時，泡沫封堵能力先增后減，40℃時達到最大，80℃時阻力因子減小80%以上，有效倍數(shù)降低至40℃時的六分之一。相同溫度變化范圍內(nèi)，平衡界面張力先減后增，40℃時界面張力最小為28.6 mN×m-1，而擴張模量和界面彈性模量先增后減，界面黏性模量則逐漸減小，40℃時工作頻率0.1 Hz對應(yīng)的最大擴張模量、界面彈性模量和界面黏性模量分別為9.24、8.74、2.97 mN×m-1。界面流變性表征了泡沫液膜性質(zhì)，封堵性能好的泡沫應(yīng)同時具有一定的高黏度和良好的彈性，界面彈性模量和界面黏性模量共同影響泡沫封堵性能；界面張力與泡沫封堵性能呈負相關(guān)關(guān)系，界面張力越小，越有利于泡沫再生，并對應(yīng)越大界面模量，因而泡沫封堵性能越好。
泡沫界面性質(zhì)測量
當形成氣-液界面后，表面活性劑分子在界面上吸附并達到動態(tài)平衡，降低界面張力，有利于界面穩(wěn)定。當界面受到外力擾動時，由于表面活性劑的存在，界面張力發(fā)生局部變化，使界面和體相間發(fā)生表面活性劑分子遷移、交換等弛豫過程，從而產(chǎn)生了界面彈性和黏性響應(yīng)[10,11]。界面擴張模量(mN×m-1)定義為表面張力與界面面積相對變化的比值：
如果界面受到的擾動為正弦周期振蕩時，擴張模量可表示為：
界面性質(zhì)測量采用法國Teclis公司生產(chǎn)的全自動界面流變儀，當測量范圍大于5 mN×m-1時，精度可達0.001 mN×m-1。測量步驟為：(1)向樣品池中倒入起泡劑溶液，將吸入氣體的注射器安裝固定，調(diào)整各部分位置使形成清晰的測量圖像；(2)待設(shè)定溫度穩(wěn)定后，開動馬達，通過注射器向溶液中鼓氣泡；(3)首先測量氣泡的界面張力，待界面張力基本穩(wěn)定后，添加不同頻率的正弦振蕩，測量界面模量；(5)調(diào)整溫度，重復(fù)步驟(1)~(4)。