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起泡劑作用機(jī)理及性能
很多人洗澡的時(shí)候都喜歡哼唱洗澡歌:我愛洗澡好多泡泡……我們使用的洗發(fā)水、沐浴露等用品經(jīng)過揉搓都會(huì)出來好多泡沫,這些泡沫能幫助我們洗去一天的灰塵和疲憊,但是為什么擠出來是液體狀,卻能搓出泡泡呢?這其中就是起泡劑在起作用。今天我們就來介紹一下起泡劑。
起泡劑作用機(jī)理
常用的起泡劑是異極性的表面活性物質(zhì),分子的一端是非極性的烴基,而另一端是親水性較強(qiáng)的極性基。
在礦漿中起泡劑分子以一不定期的取向吸附于氣-液界面上,非極性基朝向空氣,亦即指向氣泡內(nèi)部。極性基朝向水,并吸引著水分子(極性端被水化)。所以起泡劑分子能夠降低泡壁間水層流動(dòng)速度及蒸發(fā)速度,這樣就防止了泡壁的破裂。
起泡劑分子在氣泡表面定向排列以后,當(dāng)兩個(gè)氣泡接觸碰撞時(shí),中間墊著兩層起泡劑分子及它們極性基的水化層,因此氣泡較難兼并,小氣泡容易保存下來,而小氣泡比大氣泡更能經(jīng)受外力的振動(dòng),其穩(wěn)定性更強(qiáng)。
起泡劑可使氣泡穩(wěn)定的另一個(gè)主要原因是起泡劑使氣泡表面具有彈性,如同具有彈性的橡皮薄膜一樣。當(dāng)氣泡受到振動(dòng)或受到外力作用時(shí),氣泡突然變形。如果氣泡表面沒有起泡劑分子,則會(huì)使氣泡壁減薄以致破裂。但是,氣泡表面有起泡劑分子時(shí),由于起泡劑分子的定向排列降低了表面張力,氣泡受到外力作用變形時(shí),泡壁界面也增大,就引起氣泡表面層泡劑分子濃度降低,如圖6-22所示。而氣-液界面的表面張力則顯著增加,這種表面張力的增大一方面有利于約束氣泡內(nèi)氣體分子向外沖出,另一方面使氣泡產(chǎn)生較大的縮力,克服了使氣泡發(fā)生破裂的外力。
氣泡因吸附起泡劑分子而具有彈性的大小,取決于起泡劑分子的活性、溶解度及濃度。當(dāng)溶液濃度與氣-液界面濃度由于界面擴(kuò)大而發(fā)生不平衡時(shí),分子由溶液吸附到界面的速度太快或太慢,都會(huì)使氣泡的彈性減弱。因此,要選用活性和溶解度適當(dāng)?shù)钠鹋輨?,尤其用量要適當(dāng)控制。
由上述可知,起泡劑的作用有助于氣泡的形成并增強(qiáng)了泡沫的穩(wěn)定性。在漂浮選礦過程中,由于礦粒向氣泡附著,使氣泡形成礦化泡沫。兩相泡沫經(jīng)礦化后形成的三相泡沫則更加穩(wěn)定。這是因?yàn)榈V粒在氣泡上附著有如下作用:
1、可以降低泡沫中水層流動(dòng)速度,因?yàn)榈V粒吸附在氣泡上形成吸水的毛細(xì)管;
2、礦粒吸附在泡壁上,阻礙了氣泡的互相兼并;
3、礦粒表面的捕收劑相互作用,可以增加氣泡的機(jī)械強(qiáng)度。
另外,泡沫的穩(wěn)定性還與其他因素有關(guān),一般來說,礦泥含量較多時(shí)也會(huì)使泡沫變得更加穩(wěn)定。此外,礦漿的pH值、可溶性鹽類含量等對(duì)泡沫的穩(wěn)定性亦有影響。
起泡劑性能
起泡劑性能的好壞將直接影響浮選指標(biāo),一種好的起泡劑產(chǎn)品應(yīng)具有如下性能和要求:
1、在較小的耗量下形成泡沫數(shù)量多,泡的大小分布合理,韌性適中,黏度不高等。
2、藥劑本身具有良好的流動(dòng)性和適當(dāng)?shù)乃苄裕瑹o毒,無臭味,無腐蝕性,便于運(yùn) 輸、添加等操作。
3、起泡性能不受(或少受)礦漿pH值的影響或礦漿中其他組分(如難免離子、其他浮選藥劑)的影響。
4、不具捕收作用并且不影響捕收劑的選擇。
5、價(jià)格、來源等工業(yè)應(yīng)用條件合適。
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