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影響表麵活性劑泡沫封堵性能的原因有哪些
來源:高校化學工程學報 瀏覽 363 次 發布時間:2023-09-19
為了進一步揭示影響泡沫封堵性能的根本原因,首先通過泡沫驅替實驗研究了溫度對泡沫封堵性能的影響,然後利用界麵流變儀分析了界麵參數隨溫度的變化,在此基礎上,建立起泡沫封堵性能與界麵性質之間的聯係,考察界麵性質對泡沫封堵性能的影響。
結果表明:當溫度由20℃升高到80℃時,泡沫封堵能力先增後減,40℃時達到最大,80℃時阻力因子減小80%以上,有效倍數降低至40℃時的六分之一。相同溫度變化範圍內,平衡界麵張力先減後增,40℃時界麵張力最小為28.6 mN×m-1,而擴張模量和界麵彈性模量先增後減,界麵黏性模量則逐漸減小,40℃時工作頻率0.1 Hz對應的最大擴張模量、界麵彈性模量和界麵黏性模量分別為9.24、8.74、2.97 mN×m-1。界麵流變性表征了泡沫液膜性質,封堵性能好的泡沫應同時具有一定的高黏度和良好的彈性,界麵彈性模量和界麵黏性模量共同影響泡沫封堵性能;界麵張力與泡沫封堵性能呈負相關關係,界麵張力越小,越有利於泡沫再生,並對應越大界麵模量,因而泡沫封堵性能越好。
泡沫界麵性質測量
當形成氣-液界麵後,表麵活性劑分子在界麵上吸附並達到動態平衡,降低界麵張力,有利於界麵穩定。當界麵受到外力擾動時,由於表麵活性劑的存在,界麵張力發生局部變化,使界麵和體相間發生表麵活性劑分子遷移、交換等弛豫過程,從而產生了界麵彈性和黏性響應[10,11]。界麵擴張模量(mN×m-1)定義為表麵張力與界麵麵積相對變化的比值:
如果界麵受到的擾動為正弦周期振蕩時,擴張模量可表示為:
界麵性質測量采用法國Teclis公司生產的全自動界麵流變儀,當測量範圍大於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,調整各部分位置使形成清晰的測量圖像;(2)待設定溫度穩定後,開動馬達,通過注射器向溶液中鼓氣泡;(3)首先測量氣泡的界麵張力,待界麵張力基本穩定後,添加不同頻率的正弦振蕩,測量界麵模量;(5)調整溫度,重複步驟(1)~(4)。