Foam Making | Practical Surfactants Science/prof. Steven Abbott

Foam Making

Het is triviaal eenvoudig om een schuim te maken – meng lucht en vloeistof met wat energie en er ontstaan belletjes. Als deze bellen het oppervlak bereiken met een vloeibare fractie ε in het 0,1-0,2 bereik dan zijn ze een kugelschuim (“kugel” betekent “bol” en “schaum” betekent schuim). Deze schuimen worden niet echt beschouwd in deze apps. Wanneer ε <0.1 dan hebben we een polyederschuim (polyhedral), het klassieke schuim dat centraal staat bij praktisch schuim. Hoewel het gemakkelijk is om een schuim te maken, is het in de meeste gevallen totaal onstabiel. Dus de vraag van het maken van schuim is niet zozeer over hoe ze te maken (dat is triviaal), maar hoe ze stabiel te maken (dat is niet). In de AntiFoam sectie zullen we de nog moeilijkere vraag bespreken hoe je een stabiel schuim onstabiel kunt maken.

De energie die nodig is om een schuim te maken is omgekeerd evenredig met de oppervlaktespanning, γ. De lage oppervlaktespanning helpt zeker, maar als γ verandert van 40 (een” slechte “oppervlakteactieve stof) naar 20mN/m (een” zeer goede ” oppervlakteactieve stof) heeft het de benodigde energie slechts gehalveerd, wat niet zo belangrijk is. Beschouw laag γ als noodzakelijk (zuiver water kan immers geen schuim vormen) maar niet voldoende. Dus welke dingen zijn nodig?

1. elasticiteit. De eerste reden dat oppervlakteactieve stoffen helpen schuimvorming is dat het oppervlak elastisch wordt. Dit betekent dat de bubbels kunnen weerstaan wordt gestoten, geperst en vervormd. Een zuiver wateroppervlak heeft geen dergelijke elasticiteit en de bellen breken snel. Het betekent ook dat systemen die meer elasticiteit produceren( zie het gedeelte elasticiteit), bij gelijkblijvende omstandigheden, stabielere schuimen zullen produceren. Zoals besproken in de sectie reologie, biedt in het algemeen een wand die zowel stijf als elastisch is een schuim met een groter vermogen om een duwkracht en dus een hogere vloeispanning te weerstaan. Kleinere belletjes geven ook een hogere opbrengstspanning
2. lossende druk. De tweede reden dat oppervlakteactieve stoffen helpen bij het creëren van schuim is dat de vloeistof in de schuimwanden van nature uit de muren wordt gezogen in de randen. Dit heeft niets te maken met drainage (zoals uitgelegd in Drainage, de wanden bevatten een irrelevante fractie van de vloeistof), het is gewoon eenvoudige capillariteit. De capillaire druk blijft vloeistof eruit trekken, tenzij er een tegendruk (“loskoppelende druk”) tegen werkt. Dit kan worden veroorzaakt door ladingen op de oppervlakteactieve stof aan weerszijden van de wand en/of door sterische interacties tussen de oppervlakteactieve ketens. Deze effecten worden besproken in DLVO, maar omdat het laadeffect werkt over grote afstanden (50nm) in vergelijking met de kleine afstanden (5nm) van sterische effecten, in het algemeen ionische oppervlakteactieve stoffen zijn veel beter in het creëren van stabiele schuimen.
3. resistentie tegen rijping. Door het Ostwald Rijpe effect krimpen kleine belletjes en groeien grote. Zoals uit het Ostwald-gedeelte blijkt, wordt dit deels gecontroleerd door het gas (CO2 valt snel uit elkaar, lucht/N2 is langzamer en C2F6 veel langzamer), maar ook door de goede barrière voor gasdiffusie die de “wand” van oppervlakteactieve stoffen aan het oppervlak biedt.
4. weerstand tegen drainage. Hoe meer water rond het schuim, hoe minder risico (in het algemeen) op beschadiging. Dus een schuim dat snel afvoert is meer kans om beschadigd te raken. Zoals we zullen zien, om drainage te weerstaan heb je een hoge viscositeit en kleine belletjes nodig, hoewel de oppervlakteactieve wand enig effect heeft op het drainageproces met stijvere wanden die (meestal) tragere drainage geven.
5. weerstand tegen defecten. Als olie of een hydrofoob deeltje in de schuimwand kan doordringen, kan de wand (en dus het schuim) breken. Hoewel er plausibele en eenvoudige theorieën (besproken in AntiFoams) van binnenkomst, overbruggen en Spreidingscoëfficiënten blijken ze van beperkte voorspellende waarde. Nogmaals, ze zijn noodzakelijk, maar niet voldoende. Het belangrijkste probleem is de toegangsbarrière. Wanneer dit hoog is is het schuim bestand tegen defecten.

deze principes zijn zo eenvoudig, maar het efficiënt maken van schuimen is verrassend moeilijk. Waarom? Het belangrijkste punt is tijdschalen. Als een oppervlakteactieve stof wonderbaarlijk elastisch is en een sterke lossende druk heeft en een goede gasbarrière heeft en een hoge instapbarrière heeft, kan het (en doet dat meestal) geen schuim vormen omdat het te lang duurt om de vloeistof/lucht interface te bereiken en zijn sterk resistente domein te vormen, zodat het schuim al is ingestort. Aan de andere kant zal een oppervlakteactieve stof die snel het oppervlak bereikt om een adequate elasticiteit en loskomende druk te creëren grote volumes schuim produceren – hoewel het schuim snel zal instorten, vooral in de aanwezigheid van olieachtige onzuiverheden zoals vet dat uit de handen wordt gewassen.

Dit leidt ons tot het probleem van dynamische Oppervlaktespanningen. Het zou geweldig zijn om een app te bieden die de complexiteit van DST volledig beschrijft en die je daarom in staat stelt om een mengsel met zeer snelle afname van ST te produceren om het snelst mogelijke schuimgedrag te geven. Maar mijn lezing van de literatuur is dat het sneller is om het DST gedrag te meten met behulp van (meestal) een maximale Beldruk apparaat (dat luchtbellen creëert over verschillende tijdschalen en dus geeft de oppervlaktespanning op elk van die tijdschalen) dan het is om te proberen om het gedrag te beschrijven via theorieën. In het bijzonder zijn er grote discussies over de vraag of DST wordt beperkt door diffusie, door toegang tot barriã res en/of door de noodzaak om uit een micel te komen alvorens de interface te betreden. Mijn lezing van de uitstekende recensie door Eastoe1 is dat eenvoudige diffusie domineert en dat het bestaan van micellen grotendeels geen verschil maakt omdat de tijdschaal voor een oppervlakteactieve molecule om te scheiden van de micel is zeer snel, hoewel de tijdschaal voor micelvorming/ineenstorting is zeer traag. Natuurlijk kan men echte gevallen van toegangsdrempels en echte gevallen van micelle-beperkte verspreiding vinden. Maar het is nog ingewikkelder. Een uitgebreide analyse van U. Sofia toont aan dat er 4 mogelijke uitkomsten zijn in systemen die micellen bevatten, waarvan er twee (voor de toevallige waarnemer) niet te onderscheiden zijn van eenvoudige diffusiekinetiek en waarvan er twee verward kunnen worden met barrièrekinetiek. Tot slot is het verrassend moeilijk om een onderscheid te maken tussen entry-barrière-en micellaire effecten van de effecten van kleine hoeveelheden onzuiverheden in de oppervlakteactieve stoffen en voor de praktische formuleerder die commerciële, ongezuiverde oppervlakteactieve stoffen gebruikt, is er weinig hoop om de subtiliteiten van DST-curven te begrijpen. De boodschap is: “formuleer geen schuim zonder DST te meten, maar besteed niet te veel tijd aan het theoretiseren waarom je goede resultaten krijgt voor een bepaalde oppervlakteactieve combinatie.”Ik hou niet van het schrijven van dergelijke adviezen als ik meestal vind dat goede modellen zijn de beste manier om veel lab experimenten te vermijden. Echter, de 2020 review paper, hieronder besproken, bevat een master-class over de relevante theorie en concludeert “de theorie niet echt helpen – gewoon meten van de DST ‘s” .

de harde realiteit is dat succesvolle schuimstoffen meestal mengsels zijn, met alle complexiteit die ze veroorzaken. Het alomtegenwoordige SLES / CAPB (Sodium Laureth Sulfate/CocoAmidoPropyl Betaine) mengsel is gemaakt van twee uitstekende snelle schuimmiddelen. De CAPB zelf produceert veel stabiel schuim, maar is vrij duur. CAPB is vooral goed in het creëren van een hoge instapbarrière en is dus bestand tegen oliën tijdens het maken van schuim. SLES op zichzelf produceert veel relatief onstabiel schuim. Een mix van de twee zorgt voor een goede balans van kosten, schuim en stabiliteit. Het toevoegen van een klein % laurinezuur of myristinezuur heeft echter een dramatisch effect op de schuim stabiliteit. Het verhoogt de elasticiteit maar vertraagt ook de bellengroei (Ostwald rijping) dramatisch, waardoor het schuim klein blijft. Dit heeft een grote impact op het vermogen van water om af te voeren uit het schuim – drainage snelheid gaat als Diameter2 – en hoe droger het schuim hoe gemakkelijker (andere dingen gelijk) het is om het uit elkaar te breken. De lange keten zuren op zichzelf zijn nutteloos als schuimende middelen (en als natriumzouten zijn van bescheiden schuimende vermogen als gewone zeep, gemakkelijk verwoest door hard water). De combinatie van SLES / CAPB / Long-chainAcid is een krachtige mix voor het creëren van een schuim met kleine bubbels en een lange levensduur. Inderdaad, een eenvoudige manier om een handzeep om te zetten in een scheerschuim is het toevoegen van een paar % van de lange keten zuur.

maar hoe zit het met mijn oppervlakteactieve systeem?

de regels voor het maken van een goed, stabiel schuim (of, inderdaad, de regels om ervoor te zorgen dat een dergelijk schuim niet wordt gemaakt) zijn eenvoudig en duidelijk. Dus waarom is het zo moeilijk om nieuwe schuim formuleringen te maken? Het antwoord is dat als je de juiste set-up om alle basics te meten: CMC, Γm, loskoppeling druk V film dikte, interfaciale elasticiteit en ingang barrière dan is het vrij eenvoudig om het beste uit elke set van oppervlakteactieve stoffen en schuim boosters te maken die u toevallig wilt gebruiken. De metingen kunnen grotendeels geautomatiseerd worden zodat veel formuleringsmixen snel kunnen worden gescreend. Een probleem, zoals hierboven vermeld, is tijdschalen. De meeste metingen worden gedaan na relatief lange tijden, dus het heeft extra tijdafhankelijke experimenten nodig om te zien of de juiste delen van een surfactantmengsel snel genoeg aan het oppervlak komen om een schuim te creëren dat dan gestabiliseerd wordt als de langzamere componenten aankomen om een hardere surfactantlaag te vormen. Het andere probleem is dat kleine toevoegingen van co-oppervlakteactieve stoffen, schuim boosters etc. kan een groot verschil maken, dus het is noodzakelijk om metingen uit te voeren op grote aantallen monsters. Een robotlab dat is opgezet om veel high-throughput screening te doen, kan veel van het harde werk doen, maar het meeste gebruik heeft geen toegang tot zo ‘ n lab.

op langere termijn zou een theorie die het interfaciale gedrag van mengsels van ingrediënten kon voorspellen de ontwikkeling van schuim veel rationeler maken. Maar zo ‘ n theorie lijkt nog ver weg.

the view from 2020

Ik schreef deze pagina in 2014-15 en had geen reden om het te updaten tot 2020. Tot mijn verbazing heeft wat ik schreef de tand des tijds doorstaan. Ik heb niet veranderd een van de vorige tekst, behalve de DST zin die de lezer verwijst naar hier. Maar een meesterlijke recensie2, ondersteund door een serieuze hoeveelheid experiment en theorie, stelt ons in staat om iets specifieker te zijn. Opnieuw is het de ploeg van Sofia, onder leiding van prof. Tcholakova, die de situatie met vijf belangrijke punten heeft opgehelderd.

1. Hoewel zowel niet-Ionica als Ionica uitstekend schuimen kunnen produceren, moeten de niet-Ionica meer dan 95% van de volledige oppervlaktedekking van de interface uitmaken (met een Gibbs – elasticiteit van meer dan 150 mN/m) voordat ze goed schuimen-het is een soort van alles of niets. Ionics kan beginnen met het produceren van geloofwaardig schuim op 30% van hun oppervlakte dekking (zelfs met Gibbs elasticiteit van slechts 50 mN/m), met een met een gestage toename van de productie als je hoofd naar 100%. De reden is duidelijk: sterische stabilisatie van de schuiminterface werkt goed, maar alleen als er bijna volledige dekking is; de interface kan gemakkelijk breken als er zelfs een 5% gat in de dekking is. Opgeladen Ionica zijn veel vergevingsgezinder.
2. De snelheid waarmee de oppervlaktebedekking door de oppervlakteactieve stoffen wordt gegenereerd, is kritiek. Kortom, als ze naar de interface in een paar 10s van ms, zult u gemakkelijk krijgen veel goede schuim. Deze snelheid hangt af van concentratie, CMC, oppervlaktemobiliteit, zoutconcentratie op geen enkele manier die gemakkelijk extraheerbaar is met 2020 ‘ s theorie / experiment (voor sommige hints van de complexiteit, zie DST-Choice, en lees de masterclass over de theorie in de paper, die concludeert dat het niet veel helpt). Dit is triest op de ene manier, maar bevrijdend op de andere. Meet gewoon de dynamische oppervlaktespanning op een tijdschaal van 10ms en pas de formulering aan tot u een grote vermindering van de oppervlaktespanning vindt. Op een typische maximale Beldruk Tensiometer wordt deze 10ms tijdschaal gemeten op ~300ms (er is een vaste factor voor een bepaald mbpt-apparaat) omdat de echte leeftijd van een 300ms bel (het breidt de hele tijd uit) slechts 10ms traditie van de Sofia school is om de gemeten tijd (b. v.300ms) tage en de wetenschappelijke tijd (b. v. 10ms) tu voor universeel te noemen.
3. het schuim op kortere tijdschalen (in dit document, 10 shakes van hun maatcilinder) is niet noodzakelijk een betrouwbare gids voor het schuimen na langere tijdschalen (100 shakes). De sneller werkende oppervlakteactieve stoffen, niet verrassend, geven meer schuim op korte tijdschalen, maar de langzamere kunnen inhalen. Zoals besproken in het volgende punt, hebben de schuimen de neiging om zelfbeperkend te zijn, dus een eerste voordeel hoeft niet per se te leiden tot een voordeel op lange termijn. Natuurlijk is voor toepassingen zoals persoonlijke verzorging snel schuimen een vereiste, dus dit prestatieverschil is belangrijk. Het punt is dat men voorzichtig moet zijn om verschillende soorten beperkende factoren te onderscheiden.
4. Dit wordt alleen in de paper genoemd, maar is gekoppeld aan ander Sofia-werk, waarbij meer gepubliceerde resultaten worden beloofd. De hoeveelheid en stabiliteit van schuim wordt beperkt door zijn eigen productiemethode. Om meer schuim te maken heb je over het algemeen veel kleinere bubbels nodig. Deze worden gemaakt door welke krachten dan ook die in staat zijn om lucht vast te houden en te squashen, of bubbels afschuiven zodat ze kleiner worden. Naarmate het schuim rijker wordt met kleinere bubbels, wordt het viskeuze (afhankelijk van 1/straal, zie Schuimreologie), dus op een gegeven moment zijn de krachten niet groot genoeg om de bubbels te vervormen tot iets kleiner. Het effect hangt enigszins af van de stijfheid van de interface en dus van de oppervlakteactieve stof, maar het wordt voornamelijk gedomineerd door het vermogen om het fijne schuim in de eerste plaats te creëren, dat wil zeggen de stabiliteit van de interfaciale en snelheid om het te bereiken. Daarom kunnen tal van oppervlakteactieve stoffen vergelijkbare hoeveelheden schuim produceren, mits zij in voldoende concentratie aanwezig zijn om aan de twee voorgaande eisen te voldoen. Terugkijkend op tal van andere foam papers zie ik dat er veel verwarring van oorzaak en gevolg is omdat like niet werd vergeleken met like. En omdat er (terecht) een aparte focus ligt op de schuim stabiliteit, waarvoor we de andere apps op deze site hebben.
5. het team gebruikte bewust” as is ” oppervlakteactieve stoffen omdat hun onzuiverheden in de gegevens nogal interessant zijn. De metingen van het percentage oppervlaktebedekking zijn natuurlijk afkomstig van adsorptie-isothermen CMC en Γ en deze vertonen vaak een vreemd gedrag door het lage gehalte aan andere bestanddelen. Dit stoort ons over het algemeen niet, de oppervlakteactieve stoffen zijn wat ze zijn, maar ze bemoeilijken zeker academische analyses wanneer het nodig is om te weten, bijvoorbeeld, of je 50% of 60% van de oppervlaktebedekking hebt.

Schuimtechnieken

Ik had over het algemeen weinig aandacht besteed aan de verschillende schuimtechnieken, maar de opmerking in de vorige paragraaf over het zelfbeperkend zijn van schuimstoffen deed me beseffen dat ik nogal wat verschillende methoden ben tegengekomen.

1. Schudcilinder. Zet, laten we zeggen, 10ml oplossing in een 130ml maatcilinder en oscilleren, het controleren van het volume van schuim na een bepaald aantal shakes. Als je 90% ingesloten lucht krijgt dan zit je op 100ml, dus zoek je of je 91, 92 hebt … wordt lastig in een 130ml cilinder. Mijn indruk is dat dit soort schuim relatief grof is, maar ik kan het mis hebben Ross-Miles. Doe wat testoplossing in de bodem van een hoge cilinder. Nu dropwise voeg meer van de oplossing van de top. De druppels smashing in de vloeistof hieronder produceren een schuim. Meet het volume aan het einde van de toevoeging, dan, voor de stabiliteit, het volume na een paar minuten. Verbazingwekkend, dit is een industrie standaard test.
2. Blender. Pak een grote blender en doe er genoeg vloeistof in om de messen te bedekken. Spoel weg en meet het volume door de inhoud in een maatcilinder te gieten. Het feit dat dit kan worden gedaan suggereert dat het schuim is nogal grof, omdat een fijn schuim moeilijk zou zijn om te gieten..
3. planetaire mixer. Neem je Kenwood Chef of gelijkwaardig met een draadklopper en kijk wat er gebeurt als de klopper om zijn as draait terwijl hij rond beweegt op de andere as. Een papier van de Sofia-groep laat een duidelijk zelfbeperkend effect zien zodra het schuim dik genoeg wordt om de oppervlaktegolven te verpletteren die aanvankelijk de lucht vasthielden, dus dit lijkt goed voor het testen op het vermogen om fijner schuim te maken.
4. Sparingkolom. Blaas lucht door een frit aan de onderkant van een kolom met uw schuimende oplossing. Je krijgt een idee van de schuimbaarheid en stabiliteit van de stabiele hoogte van het schuim, en/of je kunt het gewicht van het schuim dat over de top komt in een bepaalde tijd meten. Meer details zijn beschikbaar op de Foam Fractionation pagina.
5. microschuim test. Ik moest ooit de schuimbaarheid meten met behulp van mg oppervlakteactieve stof en µl oplossing. Dit was opmerkelijk gemakkelijk te doen met een gestage stroom van lucht die door een zeer fijne injectienaald in de oplossingen in micro-titerplaten blies. Het is een zeer goede high throughput techniek (daarom hebben we het ontwikkeld) om lage, middelgrote en hoge schuim en korte, middellange en lange levensduur schuim te onderscheiden. Het is grof, maar ongelooflijk effectief.
6. Persluchtschuim. Meng je oppervlakteactieve oplossing met wat hogedruklucht, laat het door een pijp stromen, breidt zich uit terwijl het gaat, en barst uit op, laten we zeggen, een olie opslagvat in vlammen. Ik heb ooit een app geschreven voor een brandbestrijdingsproject dat de theorie van zo ‘ n schuim vereiste en wat metingen nodig had om de theorie te parametreren. Helaas zijn de live experimenten op een full-sized test rig mislukt omdat het tuig afgebrand tijdens een van de tests…
7. Aerosolschuim. Dit is een variant van de vorige, op kleinere schaal. Het drijfgas in een blik (typisch een mengsel van koolwaterstofgas) wordt prachtig gemengd met het oppervlakteactieve mengsel, waardoor een massa fijne bellen ontstaat wanneer het plotseling uitzet. Een typisch voorbeeld is een scheerschuim dat fijn moet zijn om de hoge viscositeit en vloeigrens te hebben om op het gezicht te blijven.
8. wrijven met de Hand. Ik weet dat schuimen geen betekenis heeft in termen van wassen – het verlangen naar het is psychologisch, niet fysica. Dus ik had nooit de moeite genomen om te zien hoeveel schuim men kan maken met fantasierijke hand wrijven. Het is best veel, maar naar mijn mening niet de moeite waard.
9. Scheerkwast. Ik had nooit scheerkwasten begrepen. Ze produceerden geen interessante hoeveelheid schuim en leken een ingewikkelde manier om zeep over mijn gezicht te verspreiden. Maar toen had ik nooit de moeite genomen om te leren hoe het te doen. Als je een klodder natte zeep op je hand gooit, lijkt er niet veel te gebeuren. Dat komt omdat al het schuim in de borstel zit. Knijp gewoon in de borstel op welke manier dan ook, en er komt een massa van zeer fijn, stabiel schuim, perfect voor het plaatsen op het gezicht. Ik was erg onder de indruk.
10. Schuimnet. Neem een paar cm van een fijn net en wrijf het hard tussen je handen met de natte zeep. Net als bij de scheerkwast gebeurt er niet veel als je niet weet wat je probeert te doen – ik moest naar YouTube om erachter te komen. Als je het net tussen je vingers trekt, ontstaat er een grote hoeveelheid schuim. Herhaal dit een paar keer en je krijgt een geweldige hoeveelheid fijn, stabiel schuim. Het fijne net is duidelijk goed in het breken van grotere bubbels in kleinere. Waarom iemand de moeite neemt om zijn tijd te besteden aan het creëren van deze massa schuimbellen is geen vraag die ik gekwalificeerd ben om te beantwoorden.
11. metingen van belangrijke parameters.
    • uiteraard schuimhoogte, indien van toepassing, en de verhouding tussen de totale hoogte en de hoeveelheid vloeistof in de bodem van de tank, en hoe deze in de loop van de tijd verandert.
    • een geleidbaarheidsmeter over een bekende opening, gekalibreerd met de geleidbaarheid van het water dat bij het experiment wordt gebruikt, geeft u een goed beeld van de volumefractie van lucht.
    • breng een groot prisma in contact met het schuim en koppel er licht in en uit. Een video toont een sterk contrast tussen contact met water (wit) en lucht (Zwart) en het is dan eenvoudig om beeldanalyse te gebruiken om het schuim te meten. Experimenten hebben aangetoond dat het prisma een verrassend kleine verstoring heeft op het schuim zelf, zodat de metingen relevant zijn. Het is ongelooflijk moeilijk om een goede beeldanalyse te krijgen van beelden van vrij schuim omdat er zelden betrouwbaar goed contrast is tussen muren en de rest.

olieschuim

Het lijkt duidelijk dat je geen schuim in olie kunt maken. De oppervlaktespanningen van oliën zijn laag en een oppervlakteactieve stof kan niet veel verschil maken en daarom kan het cruciale elasticiteitsstabiliserende effect niet in werking treden. Dit geldt in het algemeen voor eenvoudige koolwaterstofoliën. Om schuimen te produceren in deze moet je slimme deeltjes trucs gebruiken zoals lyotrope fasen van specifieke oppervlakteactieve stoffen (zoals mono-Myristylglyceraat) of hydrofobe silicas (kijk Binks in Google Scholar). Maar de echte olie-industrie heeft enorme problemen met schuim en de kunst/wetenschap van het vinden van defoamers voor elke specifieke Ruwe olie is een grote uitdaging. Waarom schuimen veel ruwe oliën?

de duidelijkste wetenschappelijke beschrijving hiervan komt van werk van Callaghan en collega ‘ s van BP3. Zij extraheerden zorgvuldig alle zure bestanddelen uit een breed scala van oliën (deze vertegenwoordigden gewoonlijk slechts 0,02 gewichtsprocent) en stelden vast dat de olie (A) geen elasticiteit en (b) geen schuimvorming vertoonde. Als ze de extracten terug toegevoegd aan de no-foam olie dan zowel elasticiteit en schuimen terug. De zuren waren vrij eenvoudig lange(ish)-keten alkaanzuren zoals dodecaan. Hoewel dit papier de oppervlaktespanningen van de ruwe niet registreerde, vertonen andere papiersoorten typische waarden in de lage 30mN/m, maar die kunnen worden teruggebracht tot het midden van de 20 ‘ s door toevoeging van eenvoudige oppervlakteactieve stoffen of ontschuimmiddelen. Dit is geen enorme afname en daarom kunnen de elasticiteitseffecten niet groot zijn. In ruwe olie kan de druk echter zeer hoog zijn, zodat het borrelen zeer gewelddadig kan zijn wanneer de ruwe Atmosferische druk bereikt, dus het heeft geen zeer sterk oppervlakteactieve effect nodig om massale schuimvorming te veroorzaken.

teruggaand naar het andere type schuim stabilisatie, Ruwe olie wordt meestal gecompliceerd door de aanwezigheid van asfaltenen die gemakkelijk kunnen kristalliseren/clusters op het raakvlak tussen lucht en olie en op die manier schuimvorming veroorzaken. En, zoals we zullen zien, schuimstabiliteit wordt sterk verbeterd door hoge viscositeit die veel oliën gemakkelijk kunnen leveren. Maar niets is eenvoudig: asfaltenen blijken zeer bescheiden oppervlakteactieve stoffen te zijn die schuimen kunnen produceren in tolueen, waar ze (per definitie) oplosbaar zijn.

Brandblusschuim

Dit is een enorm onderwerp. Het enige punt dat hier naar voren wordt gebracht is dat bij olie – /benzinebranden de oppervlakteactieve stof niet goed moet zijn voor het emulgeren van de olie met het water in het schuim. De standaardtheorie stelt daarom dat het systeem een grote “Spreidingscoëfficiënt” (zie het antischuim gedeelte) nodig heeft die in de praktijk alleen met fluorsurfactanten kan worden bereikt. Zulke schuimen zijn verbazingwekkend goed in het door enorme vlammen laten stralen om mooi op het oppervlak van de brandende vloeistof te landen (die tot de verrassing van velen “slechts” op het kookpunt staat – niet een of andere superhoge temperatuur) en het vuur te blussen. Voor echt robuuste schuimen is het toevoegen van een eiwit surfactant een goed idee – meestal als onderdeel van een snelle/langzame mix van een normale snelle surfactant om het schuim op gang te krijgen en het langzame eiwit dat na een tijd de interface bereikt en het geheel Opmerkelijk stevig maakt. Als alternatief kunnen sommige polymeren met een hoog MWt deze functie vervullen om een AR-AFFF alcoholbestendig-waterig filmvormend schuim te creëren, wat betekent dat het niet alleen werkt bij apolaire branden, maar ook bij polaire branden waarvoor een conventioneel schuim te compatibel kan zijn met de vloeistof.

echter, met de overgang van fluorosurfactanten (schijnbaar onvermijdelijk, gerechtvaardigd of niet) mijn mening is dat het noodzakelijk is om te concentreren op het creëren van wat ik noem LRLP schuimen, lage Radius en lage permeabiliteit, gemaakt met standaard oppervlakteactieve stoffen. Als u foam reologie, drainage, Ostwald rijping onderzoekt, zult u zien dat schuimen met een kleine radius stijver en taaier zijn. Zo kunt u schuimleven via kleinere bellen krijgen. En met trucs zoals het toevoegen van myristic acid, kun je een schuim lage doorlaatbaarheid maken door de interface stijver te maken. Dit vermindert de snelheid waarmee warme dampen door het schuim kunnen bewegen, waardoor het risico op herontbranding wordt verminderd.1j. Eastoe, J. S. Dalton, Dynamic surface tension and adsorption mechanisms of surfactants at the air/water interface, Advances in Colloid and Interface Science, 85, 2000, 103-144