Как разрушается пена?

Механизмы разрушения пены: обезвоживание, растяжение и дестабилизация

Пена — это дисперсная система, состоящая из пузырьков газа, окружённых жидкостью. Однако, как и любая другая система, пена может разрушаться под воздействием различных факторов. Рассмотрим три основных механизма разрушения пены: обезвоживание, растяжение и образование мостиков, дестабилизация.

Обезвоживание

Обезвоживание пены происходит, когда гидрофобная частица соприкасается с обеими сторонами стенки пузырька. В результате образуется перемычка, и жидкость, контактирующая с частицей, изгибается внутрь до тех пор, пока обе стороны плёнки не соприкоснутся и не разорвутся. Этот процесс возможен, если частица достаточно гидрофобна и имеет угол соприкосновения более 90°.

Растяжение и образование мостиков

Растяжение и образование мостиков — это наиболее изученный механизм разрушения пены. Он происходит, когда капля пеногасителя с низким поверхностным натяжением способна растягиваться по стенкам пузырька и образовывать неустойчивый мостик. Этот процесс называется эффектом Марангони.

Эффект Марангони гласит, что жидкости с высоким поверхностным натяжением будут притягивать жидкости с низким поверхностным натяжением. Это связано с тем, что высокое поверхностное натяжение оказывает сильное межмолекулярное воздействие на окружающие жидкости. Наличие капель пеногасителя с низким поверхностным натяжением запускает эффект Марангони, вытягивая жидкость из капель пеногасителя через стенку пузырька. В критической точке стенка пузырька разламывается надвое и выпускает воздух, который был внутри.

В пузырьке без пеногасителя эффект Марангони является стабилизирующим свойством. Поскольку сила тяжести перемещает жидкость от верхней части пузырька к основанию, концентрация поверхностно-активного вещества в верхней части пузырька уменьшается, а повышенное поверхностное натяжение вытягивает жидкость обратно к верхней части пузырька.

Дестабилизация

Дестабилизация пены происходит, когда гидрофобная частица в капле пеногасителя на поверхности пузырька притягивает гидрофобный хвост поверхностно-активного вещества (ПАВ). Поверхностно-активные вещества, стабилизирующие пузырьки, притягиваются к гидрофобной частице и могут адсорбироваться на ней, устраняя ключевое стабилизирующее свойство пенообразующего раствора. В результате пузырьки разрушаются.