目前,国内外学者一致认为:

    泡沫是由不溶性气体分散在液体或熔融固体中所形成的分散物系 ，是一种热力学不稳定体系。

1、定义

    具有多个界面的气泡的聚集体则叫泡沫。它是气体分散在液体或固 体中的一种分散体系。

    气体是分散相，液体是分散介质。

2、特点

由于气体与液体的密度相差很大，故在液体中的气泡会很快上升至液 面，形成以少量液体构成的液膜隔开气体的泡沫。

因重力作用，液面上形成的泡沫逐渐分为两种结构形态：

(1)下面部分的气泡呈球状，分隔液体的量较多；

(2)上面部分的气泡为多面体状，分隔液体的量越到顶部越少而且气泡

越大。 

3、分类

按不同的方法，泡沫可分为三种。

(1)按泡沫寿命划分

寿命几秒的“短暂泡沫”和在无干扰条件下能维持几天不破的“持久泡沫”

(2)按产生泡沫的力和破泡之间的平衡分

不断接近平衡状态的“不稳定性泡沫”和平衡过程受阻的“稳定性泡沫”

(3)按聚集状态分

液多气少的“气泡分散体系”和气多液少的“泡沫”

4、泡沫产生的条件

(1)气液接触：只有当气体与液体连续充分地接触时才有可能产生泡沫,这是泡沫产生的必要条件。

(2)发泡速度高于破泡速度。

泡沫的结构——plateau边界（普拉托 边界）

当有三个或更多气泡在一起时，气泡与气泡之间的形成plateau边界，也称为Gibbs（吉布斯）三角。

泡沫的气液界面非常大，例如：半径1cm厚 0.001cm的一个气泡，内外两面的气液界面达25cm2；可是，当其破灭为一个液滴后，表面积只有0.26cm2。显然，液体起泡后，表面自由能比无泡状态高得多。

    泡沫破灭、合并的过程中，△A是一个绝对值是很大的负数，也就是说泡沫破灭、合并的过程，自由能减小的数值很大。因此泡沫的热力学不稳定体系，终归会变成具有较小表面积的无泡状态。

平衡移动的一般规律：当体系达到平衡后，如果改变体系的平衡条件之一（如：温度、压力、浓度等），平衡就向着减弱这个改变的方向移动。

一、影响泡沫稳定性的因素

1、表面张力

①促使液体表面收缩的力叫做表面张力

②液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力

2、表面粘度：

表面粘度是指液体表面单分子层内的粘度。它通常由两亲分子(如表面活性分子)在表面上所构成的单分子层产生的。

3、液体粘度：

    液体本身粘度较大，则液膜中液体不易排出，液膜厚度变小的速度较慢，因而延缓了液膜破裂时间，增加了液膜的稳定性。

表面粘度越大，泡沫越稳定，这是因为表面粘度越大，液膜的强度越大。表面膜强度与表面吸附分子间的相互作用有关，相互作用大，则强度大。

    液体本体粘度是泡沫稳定的辅助因素，若没有表面膜的形成，溶液本体粘度再大，也无助于泡沫稳定性的提高。

4、表面张力的“修复”作用：

    表面张力的“修复”作用是指当液膜局部受力而伸展、变薄时，吸附于液膜上的表面活性剂分子通过在液膜上的迁移，使液膜厚度复原和表面张力复原的过程。又称为吉布斯-马兰各尼效应（Gibbs-Marangoni效应）。

6、表面电荷的影响

液膜表面带有电荷，有利于液膜保持一定的厚度，从而有利于泡沫稳定。离子型表面活性剂作为起泡剂时，表面活性离子富集于液膜表面，组成了表面双电层。当液膜变薄至一定程度时，两个双电层发生重叠，产生静电斥力，有利于液膜保持一定的厚度，所以对泡沫的稳定性有利。

从以上的讨论可以看出，影响泡沫稳定性的因素很多，但最重要的因素是液膜的强度。

当表面活性剂作为起泡剂及稳泡剂时，表面吸附分子排列的紧密程度是决定表面膜强度的主要因素。排列紧密，则相互作用强，使表面膜强度大，而且使表面吸附层下面邻近的溶液不易流动，排液相对困难，液膜厚度容易保持，所以有较高的泡沫稳定性。

泡沫的危害

在实际生产中，泡沫也常常带来危害。

(1)影响仪表操作不利于准确计量

(2)浪费设备容量

(3)降低结合强度

(4)限制生产力

(5)造成原料和产品的浪费

(6)延长了反应周期 

(7)影响产品品质

(8)污染环境、引起事故的原因之一

消泡剂，又称为抗泡剂，在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫，需要添加消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗等行业生产过程中产生的有害泡沫。

当发泡体系剧烈发泡时，滴加消泡剂后，如变魔术似的泡沫立即消灭。实际上消泡剂的作用是抵消助泡物质的稳泡作用。

    泡沫本来是极不稳定的，如纯净的水在搅拌之下，也会形成泡沫，但是一旦停止搅拌，泡沫马上消除。如果在水中添加了助泡物质，由于助泡物的稳泡作用，才难以使泡沫破灭。所以即使是会起泡的纯净表面活性剂，因为没有助泡物，也不会形成稳定的泡沫。

    人们研究消泡剂抵消助泡物稳泡的作用机理，是在上个世纪40年代开始，直至今天我们在消泡领域已经革新了好几代的产品。

消泡机理

1、降低泡沫液膜局部表面张力

因消泡剂微滴的表面张力比泡沫液膜的表面张力低。消泡剂浸入气泡液膜，顶替了原来液膜表面上的稳泡剂，使其此处的表面张力降低（图中A、B处），而存在着稳泡剂的液膜表面的表面张力高，将产生收缩力，从而使低表面张力的C处液膜伸长而变薄最后破裂使气泡消除(D处）。

2、破坏液膜弹性

    消泡剂的作用就是破坏泡膜的弹性。当消泡剂添加到泡沫体系中，会向气液界面扩散，使具有稳泡作用的表面活性剂难以发生恢复膜弹性的能力。

3、降低液膜粘度加快排液速度

    泡沫液膜的表面粘度高会增加液膜的强度，减缓液膜的排液速度，降低液膜的透气性阻止泡内气体扩散等作用，延长了泡沫的寿命而起到稳定泡沫的作用。

    泡沫排液的速率可以反映泡沫的稳定性,添加一种加速泡沫排液的物质（消泡剂）,也可以起到消泡作用。

4、固体颗粒消泡

    作为消泡剂的首要条件是固体颗粒表 面必须是疏水性的。如疏水二氧化硅固体颗粒。

    疏水二氧化硅所起的作用是将原吸附于液膜表面的表面活性剂从液膜表面拉下来进入液膜的水相中，使液膜表面的表面活性剂浓度减低，从而全面的增加了泡沫的不 稳定性因素。

    例如，降低了液膜的表面粘度，导致液膜自修复作用下降，加速液膜的排液速度，从而缩短泡沫的“寿命”。

消泡剂的其它作用机理

1、扩展作用产生的冲击

泡膜受到一定程度的冲击，即会破裂。加入的消泡剂在泡膜上产生的冲击，也可以使泡膜破裂。

2、使助泡表面活性剂被增溶

某些能与溶液充分混合的低分子物质可以使助泡表面活性剂被增溶，使其有效浓度降低。常常发现，表面活性剂在混合溶剂中比在纯溶剂中表面活性低。有这种作用的低分子物，如辛醇。它不仅减少了表面层的表面活性剂，而且还会溶入表面活性剂吸附层，降低其密合程度。通过以上两方面的作用，减弱了泡沫稳定性。这就是可溶性消泡剂乙醇、丙醇、辛醇等的一种作用机理。为了有利于消泡往往在有机硅消泡剂配方中加入适当醇类，也起到一定的辅助消泡作用。

3、电解质瓦解表面活性剂双电层

对于借助泡的表面活性剂双电层互斥产生稳泡性的起泡液，加入一些普通的电解质，加入一些普通的电解质，即可瓦解表面活性剂的双电层，而起到消泡作用。

   从以上这些消泡机理可以看出,每种消泡剂对不同的泡沫体系,其作用的侧重点不同,但都是通过破坏泡沫的稳定因素实现消泡。

消泡剂的组分

1、基本消泡剂-活性成份

作用：破泡、抑泡，减小表面张力。代表物：硅油、疏水白炭黑、高分子量的聚醚类、高级醇、脂肪酸酰胺、脂肪酸酯、有机磷酸酯、脂肪酸金属皂、饱和和不饱和脂肪酸等。

2、乳化剂-分散剂

作用：使活性成分分散成小微粒，便于分散在水中，更好的起到破泡、抑泡作用。代表物：壬（辛）基酚聚氧乙烯醚、皂盐、op 系列等、吐温系列、斯盘系列等。

3、载体

作用：有助于载体和起泡体系的结合，易于分散到起泡体系里，把两者结合起来，其本身的表面张力低，有助于抑泡，且可以降低成本。代表物：除水以外的溶剂，如脂肪烃、芳香烃、含氧溶剂、起泡液等。

4、乳化助剂

作用：使乳化效果更好。扩散剂：疏水二氧化硅、醇类；增稠剂：CMC 羧甲基纤维素、聚乙烯醚、丙烯酸系列等；稳定剂：如防腐剂和抗菌剂。

根据消泡作用的原理，消泡剂大致可以分成以下几类

1、醇类

具有分枝结构的醇，如异辛醇、异戊醇以及高碳醇（二异丁基甲醇）等。

2、脂肪酸及脂肪酸酯类

大多数用于食品工业，如Span 80，Span 85等常用于酵素、酪素、奶糖的蒸发，脂肪酸常用于许多发酵过程。又如豆油、蓖麻油等天然油脂也是良好消泡剂。

3、酰胺类

如二硬脂酸酰乙二胺等多酰胺可用于蒸气锅炉内，作为防泡剂。

4、磷酸酯类

   磷酸三丁酯是最常用的消泡剂，通常溶于有机溶剂中，应用时把它加到水中使之混溶。它也用于有机溶剂内，常掺入润滑油中消泡。

5、有机硅化合物

   主要指烷基硅油，它是高效消泡剂，只要每公斤几毫克的用量，其消泡效果就很显著，也能用于非水溶液的消泡。

6、其他类

   各种卤素化合物，如氯化烃、氟化烃、四氯化碳等都可以用作消泡剂，其中用得最多的是含氟有机物。其他如不溶于水的钙、镁、铝皂也可以作为消泡剂。

根据其作用分为：消泡剂可分为破泡剂、抑泡剂和脱泡剂三种类型。

按成分分为：天然油脂（即豆油、玉米油等），聚醚类消泡剂，高碳醇 ，硅类 ，聚醚改性硅 ，新型自乳化消泡剂 。

按功能分为：耐碱消泡剂 ，耐酸消泡剂 ，高粘性泡沫消泡剂 ，涂料消泡剂 ，造纸消泡剂 ，水泥砂浆消泡剂，油田工业消泡剂，清洗用消泡剂，阳离子体系消泡剂 ，高效发酵消泡剂 ，水处理消泡剂。