泡沫是什么？

泡沫是由穩(wěn)定氣泡發(fā)展而成分散在液體或者固體的分散體系，是熱力學(xué)不穩(wěn)定的體系，因此會自動破壞。泡沫發(fā)生自動破壞的原因主要有液膜的排液、膜的破裂以及氣體的擴(kuò)散。

如何才能由氣泡發(fā)展為泡沫？

純液體是很難發(fā)展為泡沫的，因?yàn)榧円后w表面自由能很高，需要在液體中注入大量能量，比如持續(xù)大流量的往液體中鼓入氣體。即使這樣，泡沫也很難穩(wěn)定存在，純液體產(chǎn)生的氣泡膜里的水受重力影響，排液速度極快，在極短的時間內(nèi)就能使得泡沫膜的厚度降到10nm~40nm，這個厚度已經(jīng)不能維持泡沫的穩(wěn)定，隨即泡沫破裂，氣體擴(kuò)散。

如果一個氣泡都不能穩(wěn)定存在，那么發(fā)展為泡沫就無從談起。

現(xiàn)在往水中再加入第三種物質(zhì)—表面活性劑，就可以降低體系的表面自由能，所以注入很少的能量就能發(fā)展為穩(wěn)定的泡沫。

由于陰離子起泡能力最強(qiáng)，所以我們以陰離子表面活性劑作為體系中的起泡劑，看看陰離子表活發(fā)生了什么作用。

1、降低體系的表面張力

液體的表面張力是影響泡沫穩(wěn)定性的因素之一。純水的表面張力大（72mN／m），因此較難形成穩(wěn)定的泡沫。肥皂水表面張力較低（38mN／m），就很容易形成泡沫，即生成泡沫時，外部對其作功相對地較少。比如，我們利用鼓泡法使得純水與肥皂水溶液到達(dá)同樣高的泡沫高度，純水所注入的氣體和能量要比肥皂水大得多。

表面張力的降低可以較為容易產(chǎn)生泡沫，但不能保證泡沫有較高的穩(wěn)定性。丁醇水溶液表面張力比純水低得多，很容易產(chǎn)生泡沫，但是泡沫穩(wěn)定性、持久性很差，很快就會破裂。

2、液膜雙電子層

既然表面張力的降低較為容易產(chǎn)生泡沫，但是穩(wěn)定性從何而來。以陰離子表面活性劑為例。電離后的起泡表活親水端與水親和力較強(qiáng)，疏水端指向空氣或者氣泡一端。所以，起泡表活會在水面與空氣的交界處形成一個富集區(qū)，這塊區(qū)域的表活濃度最高，形成一個以親水頭部在下，疏水尾部朝上的膜。溶解在水中的濃度較低。此時，為單電子層。當(dāng)產(chǎn)生氣泡后，氣泡膜內(nèi)外部會產(chǎn)生雙電子層，帶電離子同性相斥，保持住氣泡膜的厚度，阻止氣泡膜的排液，使得泡沫穩(wěn)定。

3、表面黏度

前面已經(jīng)提過，起泡表活會在氣液界面形成一個富集區(qū)，在液面的濃度較高，會使得在一個較為窄的液面層形成一個高粘度區(qū)域。決定泡沫穩(wěn)定性的關(guān)鍵是氣泡膜的強(qiáng)度，其強(qiáng)度與氣泡膜表面所吸附的表活濃度有關(guān)。大量的起泡表活被吸附在泡沫膜上會提高膜的黏度，高粘度阻礙了排液的進(jìn)行，從而使得泡沫穩(wěn)定。

4、液體黏度

高粘度液體產(chǎn)生的泡沫，其泡沫膜的表面黏度也較高，黏度高使得液體流動較慢，減慢了液膜的排液，泡沫穩(wěn)定性提高。在造紙過程中，由于樹木中含有纖維素、溶膠等，增加了體系的黏度，勢必會產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫。

綜上，泡沫膜上較高濃度的表活使得黏度增大是泡沫穩(wěn)定的關(guān)鍵。