Пенообразование в растворах поверхностно-активных веществ

Рис. 11. Согласно общепринятому механизму пеногашения, пеногаситель растекается по поверхности пенной пленки и выталкивает из нее слой жидкости, вызывая утончение пленки вплоть до ее разрыва

С учетом механизма растекания разрабатываются составы моющих средств для посудомоечных машин. Обычно для этих целей используют очень гидрофобные ПАВ типа EOn - POm - EOw или POm - EOw - POm. Такие ПАВ в воде образуют дисперсии, действующие по механизму растекания.

Еще один тип широко используемых пеногасителей основан на силиконовом или минеральном маслах. Капли масла из объема жидкости внедряются в поверхность вода-воздух и растекаются по ней, вызывая разрушение пены, поскольку масла совсем не обладают упругостью. Условие растекания масла по поверхности воды состоит в том, что коэффициент растекания должен быть положительным:

где Yw и г0 — поверхностное натяжение жидкости, образующей пену, и гасящего пену масла соответственно; yw/0 — межфазное натяжение на границе между этими жидкостями. Поверхностное натяжение органических жидкостей обычно находится в интервале от 25 до 40 мН/м, что близко к значениям поверхностного натяжения пенообразующей жидкости в условиях, когда растворенные в ней ПАВ стабилизируют пену. В связи с этим условие растекания требует, чтобы межфазное натяжение границы раздела пеногасящее масло-пенообразующая жидкость было очень низким. Если неравенство не выполняется, масло образует на поверхности вода-воздух линзы. Силиконовые масла относятся к очень хорошим пеногасителям, поскольку имеют низкое поверхностное натяжение и очень низкое межфазное натяжение на поверхности силиконовое масло-вода. Но иногда силиконовые масла оказывают вредное влияние на свойства конечного продукта, тогда их нужно заменять другими веществами с аналогичными свойствами, например минеральными маслами. Эти масла часто имеют более высокие межфазные натяжения на границе минеральное масло-вода, и в этом случае они не растекаются самопроизвольно по поверхности вода-воздух. Для инициирования растекания в минеральные масла вводят определенные ПАВ, например длинноцепочечные жирные амиды. ПАВ адсорбируются на межфазной границе масло-вода, понижая межфазное натяжение. Такие добавки не должны растворяться в водной фазе, поскольку в противном случае они будут переходить из минерального масла в воду, понижая эффективность действия пеногасителя.

В качестве добавок к минеральным маслам-пеногасителям используют также и твердые частицы. Их роль заключается в разрушении так называемых псевдоэмульсионных пленок, иногда возникающих между каплей масла и воздухом. Такая псевдоэмульсионная пленка препятствует вхождению капель масла в поверхностный слой, несмотря на энергетический выигрыш процесса. По-видимому, это происходит из-за высокой вязкости таких пленок.