本發(fā)明涉及多相泡沫體系，特別涉及一種消泡可控型多相泡沫體系及其制備方法。
背景技術(shù)：
：泡沫是一種不溶性氣體分散在液體中形成的分散體系，其中不溶性氣體作為分散相，液體作為分散介質(zhì)。隨著表面活性劑的廣泛使用，泡沫體系逐漸受到了人們的廣泛關(guān)注。現(xiàn)在泡沫體系在食品、化妝品、石油開(kāi)采、礦物開(kāi)采、消防滅火等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。新興的工業(yè)應(yīng)用一般把泡沫作為中間體去生產(chǎn)多孔材料，也用于生產(chǎn)絕熱材料和低比重材料，以及在醫(yī)學(xué)上生產(chǎn)人工植入物和用于藥物輸送、組織工程的支架。泡沫是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，泡沫的不穩(wěn)定性源于其高的表面能，泡沫體系通過(guò)聚并和歧化作用來(lái)降低體系的表面能，以達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。研究者為了提高泡沫穩(wěn)定性，通過(guò)添加脂質(zhì)和蛋白質(zhì)、無(wú)機(jī)顆粒等不溶性納米顆粒吸附在氣泡表面，減少氣液界面能，來(lái)增加泡沫體系的穩(wěn)定性。另外研究者也認(rèn)識(shí)到不溶性微粒能夠穩(wěn)定乳液,例如二氧化硅顆粒能夠穩(wěn)定水包油型(o/w)乳液，炭黑顆粒可以穩(wěn)定油包水型(w/o)乳液。親水顆粒經(jīng)過(guò)不同程度的表面改性得到的中間疏水性的顆粒，可以不可逆地吸附到氣液界面上，形成一層剛性膜起到阻止氣泡聚并的作用，進(jìn)而增加泡沫的穩(wěn)定性，得到穩(wěn)定性大幅改善的泡沫體系。如申請(qǐng)人在先申請(qǐng)CN104845602A環(huán)境友好型超穩(wěn)定多相泡沫體系及其制備方法中公開(kāi)的提供了一種環(huán)境友好型超穩(wěn)定多相泡沫體系。在泡沫體系的使用場(chǎng)合中，除了對(duì)穩(wěn)定性的要求外，泡沫的可控消泡也是泡沫體系較有意義的特點(diǎn)，例如在采油過(guò)程中，如能人為控制泡沫的破滅消泡過(guò)程，則可以更好地控制堵水調(diào)剖過(guò)程，在污水處理的氣浮過(guò)程、礦物浮選過(guò)程中，當(dāng)懸浮固體分離過(guò)程完成后，也需要消除泡沫。但是，目前公開(kāi)的專(zhuān)利文獻(xiàn)及期刊文獻(xiàn)中，更多地是能制備穩(wěn)定性泡沫體系，而不能對(duì)泡沫進(jìn)行可控的消泡。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種既穩(wěn)定又可利用外加磁場(chǎng)作用消泡的一種消泡可控型多相泡沫體系及其制備方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種消泡可控型多相泡沫體系，包含如下成分：辛基-beta-D-吡喃葡萄糖苷(APG)0.1-0.5wt％，陽(yáng)離子表面活性劑C12-3-C12·2Br為0.001-0.010wt％，核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒0.1-0.75wt％，二氧化硅納米顆粒為0.75-1.4wt％，其余為水；其中，所述的Fe3O4@SiO2和二氧化硅納米顆粒的總濃度為1.5wt％。所述的C12C3C12Br2的結(jié)構(gòu)式如下：在以上方案基礎(chǔ)上，優(yōu)選的所述的消泡可控型多相泡沫體系，包含如下成分：辛基-beta-D-吡喃葡萄糖苷(APG)0.25wt％，陽(yáng)離子表面活性劑C12-3-C12·2Br為0.003wt％，F(xiàn)e3O4@SiO2磁性納米顆粒0.1-0.75wt％，二氧化硅納米顆粒為0.75-1.4wt％，其余為水；其中，所述的Fe3O4@SiO2和二氧化硅納米顆粒的總濃度為1.5wt％。進(jìn)一步的，所述的核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒制備方法，包括如下步驟：步驟1：FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶于去離子水中通氮?dú)?小時(shí)；步驟2：在600rpm機(jī)械攪拌下，NaOH溶液在30分鐘內(nèi)緩慢加入到步驟1的溶液中；步驟3：繼續(xù)機(jī)械攪拌1小時(shí)；把得到的黑色分散溶液加熱到90℃，維持1小時(shí)；冷卻到室溫，使用磁鐵分離得到合成的磁性Fe3O4納米顆粒；步驟4：步驟3得到的磁性Fe3O4納米顆粒，分散至檸檬酸鈉水溶液中，超聲處理10min；在機(jī)械攪拌下，加熱至80℃，維持1h；多次水洗，分散至乙醇和水的混合溶液中，得到Fe3O4納米顆粒分散液；步驟5：取檸檬酸鈉溶液處理過(guò)的Fe3O4納米顆粒分散液，加入氨水和乙醇，超聲處理10min后，機(jī)械攪拌下，逐滴加入正硅酸乙酯TEOS；室溫下，機(jī)械攪拌反應(yīng)12h；磁性分離后，多次使用水和乙醇漂洗，即得到核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒。優(yōu)選的，步驟1中所述的FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O按照摩爾比2:1混合。優(yōu)選的，所述的核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒制備方法，包括如下步驟：步驟1：取0.04mol的FeCl3·6H2O和0.02molFeCl2·4H2O溶于150ml去離子水中，容器為250mL三頸燒瓶，通氮?dú)?小時(shí)除氧后；步驟2：在600rpm機(jī)械攪拌下，把10M的20mlNaOH溶液在30分鐘內(nèi)使用滴液漏斗緩慢加入到以上溶液中；步驟3：繼續(xù)機(jī)械攪拌1小時(shí)；把得到的黑色分散溶液加熱到90℃，維持1小時(shí)；冷卻到室溫，使用磁鐵分離得到合成的磁性Fe3O4納米顆粒；步驟4：步驟3得到的磁性Fe3O4納米顆粒，分散至0.5M的檸檬酸鈉水溶液中，超聲處理10min；在機(jī)械攪拌下，加熱至80℃，維持1h；多次水洗，分散至乙醇和水的混合溶液中，得到Fe3O4納米顆粒分散液；步驟5：取16ml檸檬酸鈉溶液處理過(guò)的Fe3O4納米顆粒分散液，加入2mL氨水和80mL乙醇，超聲處理10min后，機(jī)械攪拌下，逐滴加入0.4ml正硅酸乙酯TEOS；室溫下，機(jī)械攪拌反應(yīng)12h；磁性分離后，多次使用水和乙醇漂洗，即得到核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于公開(kāi)上述的消泡可控型多相泡沫體系的方法，先將辛基-beta-D-吡喃葡萄糖苷(APG)和陽(yáng)離子表面活性劑混合，再加入核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒和二氧化硅納米顆粒的混合物，8000rmp高速攪拌3分鐘。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于公開(kāi)消除上述的消泡可控型多相泡沫體系的方法，將所述的多相泡沫體系置于磁場(chǎng)中。優(yōu)選的，所述的磁場(chǎng)強(qiáng)度為0.4特斯拉。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所公開(kāi)的消泡可控型多相泡沫體系，除具有良好的泡沫穩(wěn)定性外，還具有磁響應(yīng)性，可通過(guò)外加磁場(chǎng)，結(jié)合泡沫體系中磁性顆粒含量的多少，控制泡沫的消泡時(shí)間，實(shí)現(xiàn)泡沫的快速消泡，可應(yīng)用于既需要穩(wěn)定泡沫體系，又需要在短時(shí)間內(nèi)可控消泡的工業(yè)生產(chǎn)場(chǎng)合。附圖說(shuō)明附圖1為本發(fā)明四氧化三鐵納米顆粒TEM圖(200nm)；附圖2為本發(fā)明Fe3O4@SiO2納米顆粒TEM圖(200nm)。具體實(shí)施方式本發(fā)明的具體實(shí)施方式如下：下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。一種消泡可控型多相泡沫體系，包含如下成分：辛基-beta-D-吡喃葡萄糖苷(APG)0.1-0.5wt％，陽(yáng)離子表面活性劑C12-3-C12·2Br為0.001-0.010wt％，核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒0.1-0.75wt％，二氧化硅納米顆粒為0.75-1.4wt％，其余為水；其中，所述的Fe3O4@SiO2和二氧化硅納米顆粒的總濃度為1.5wt％。所述的核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒制備方法，包括如下步驟：步驟1：FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O溶于去離子水中通氮?dú)?小時(shí)；步驟2：在600rpm機(jī)械攪拌下，NaOH溶液在30分鐘內(nèi)緩慢加入到步驟1的溶液中；步驟3：繼續(xù)機(jī)械攪拌1小時(shí)；把得到的黑色分散溶液加熱到90℃，維持1小時(shí)；冷卻到室溫，使用磁鐵分離得到合成的磁性Fe3O4納米顆粒；步驟4：步驟3得到的磁性Fe3O4納米顆粒，分散至檸檬酸鈉水溶液中，超聲處理10min；在機(jī)械攪拌下，加熱至80℃，維持1h；多次水洗，分散至乙醇和水的混合溶液中，得到Fe3O4納米顆粒分散液；步驟5：取檸檬酸鈉溶液處理過(guò)的Fe3O4納米顆粒分散液，加入氨水和乙醇，超聲處理10min后，機(jī)械攪拌下，逐滴加入正硅酸乙酯TEOS；室溫下，機(jī)械攪拌反應(yīng)12h；磁性分離后，多次使用水和乙醇漂洗，即得到核殼型Fe3O4@SiO2磁性納米顆粒。圖1為四氧化三鐵納米顆粒TEM圖(200nm)，由圖可知所合成納米顆粒尺寸在15-20nm左右，且單分散性較好。動(dòng)態(tài)光散射數(shù)據(jù)也表明，其水合動(dòng)力學(xué)半徑在20-30nm左右。圖2為Fe3O4@SiO2納米顆粒TEM圖(200nm)，從TEM圖片可知，所合成的納米顆粒有明顯的核殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)層襯度較深的部分為Fe3O4，外側(cè)襯度較淺的部分為SiO2層。泡沫的排液半衰期是指在泡沫消泡過(guò)程中析出一半液體(50ml)所用的時(shí)間。消泡時(shí)間指生成的泡沫全部破滅消失的時(shí)間。實(shí)施例1：消泡可控型多相泡沫體系，100mL去離子水中先加入0.25g非離子表面活性劑APG、0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12C3C12Br2、再加入Fe3O4@SiO2納米顆粒濃度為0.1g、二氧化硅納米顆粒1.4g，8000rmp高速攪拌3分鐘，形成穩(wěn)定的多相泡沫體系?？僧a(chǎn)生約370mL泡沫，在無(wú)磁場(chǎng)的情況下，泡沫的排液半衰期約為4100s。與對(duì)比例2相比，可知泡沫具有較好的穩(wěn)定性。在0.4特斯拉磁場(chǎng)(NdFeB磁體)作用下，泡沫體系可在90s內(nèi)完全消泡。與對(duì)比例1相比，可知泡沫具有磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下快速消泡。實(shí)施例2：消泡可控型多相泡沫體系，100mL去離子水中先加入0.1g非離子表面活性劑APG、0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12C3C12Br2、再加入Fe3O4@SiO2納米顆粒濃度為0.3g、二氧化硅納米顆粒1.2g，8000rmp高速攪拌3分鐘，形成穩(wěn)定的多相泡沫體系。可產(chǎn)生約370mL泡沫，在無(wú)磁場(chǎng)的情況下，泡沫的排液半衰期約為4100s。與對(duì)比例2相比，可知泡沫具有較好的穩(wěn)定性。在0.4特斯拉磁場(chǎng)(NdFeB磁體)作用下，泡沫體系可在82s內(nèi)完全消泡。與對(duì)比例1相比，可知泡沫具有磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下快速消泡。實(shí)施例3：消泡可控型多相泡沫體系，100mL去離子水中先加入0.3g非離子表面活性劑APG、0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12C3C12Br2、再加入Fe3O4@SiO2納米顆粒濃度為0.5g、二氧化硅納米顆粒1.0g，8000rmp高速攪拌3分鐘，形成穩(wěn)定的多相泡沫體系?？僧a(chǎn)生約370mL泡沫，在無(wú)磁場(chǎng)的情況下，泡沫的排液半衰期約為4100s。與對(duì)比例2相比，可知泡沫具有較好的穩(wěn)定性。在0.4特斯拉磁場(chǎng)(NdFeB磁體)作用下，泡沫體系可在74s內(nèi)完全消泡。與對(duì)比例1相比，可知泡沫具有磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下快速消泡。實(shí)施例4：消泡可控型多相泡沫體系，100mL去離子水中先加入0.5g非離子表面活性劑APG、0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12C3C12Br2、再加入Fe3O4@SiO2納米顆粒濃度為0.6g、二氧化硅納米顆粒0.9g，8000rmp高速攪拌3分鐘，形成穩(wěn)定的多相泡沫體系?？僧a(chǎn)生約370mL泡沫，在無(wú)磁場(chǎng)的情況下，泡沫的排液半衰期約為4100s。與對(duì)比例2相比，可知泡沫具有較好的穩(wěn)定性。在0.4特斯拉磁場(chǎng)(NdFeB磁體)作用下，泡沫體系可在67s內(nèi)完全消泡。與對(duì)比例1相比，可知泡沫具有磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下快速消泡。實(shí)施例5：消泡可控型多相泡沫體系，100mL去離子水中先加入0.25g非離子表面活性劑APG、0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12C3C12Br2、再加入Fe3O4@SiO2納米顆粒濃度為0.75g、二氧化硅納米顆粒0.75g，8000rmp高速攪拌3分鐘，形成穩(wěn)定的多相泡沫體系?？僧a(chǎn)生約370mL泡沫，在無(wú)磁場(chǎng)的情況下，泡沫的排液半衰期約為4100s。與對(duì)比例2相比，可知泡沫具有較好的穩(wěn)定性。在0.4特斯拉磁場(chǎng)(NdFeB磁體)作用下，泡沫體系可在62s內(nèi)完全消泡。與對(duì)比例1相比，可知泡沫具有磁響應(yīng)性，可以在磁場(chǎng)作用下快速消泡。對(duì)比例1：穩(wěn)定型多相泡沫體系(CN104845602A環(huán)境友好型超穩(wěn)定多相泡沫體系)，100mL去離子水中加入0.25g烷基糖苷、0.003gC12-3-C12·2Br、1.5g親水二氧化硅納米顆粒，使用高速攪拌機(jī)8000rpm攪拌3分鐘，迅速轉(zhuǎn)移到帶有刻度的500mL量筒中，產(chǎn)生約430mL泡沫，排液半衰期約為5000s。對(duì)比例2：無(wú)納米顆粒泡沫體系，100mL去離子水中加入0.25g辛基-beta-D-吡喃葡萄糖苷(APG)和0.003g陽(yáng)離子表面活性劑C12-3-C12·23Br-，8000rmp高速攪拌3分鐘，可產(chǎn)生約600ml泡沫，泡沫析液半衰期僅為750s。因體系無(wú)磁性，無(wú)論是否至于磁場(chǎng)中，完全消泡時(shí)間都需要大于1800s。為了進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的磁響應(yīng)型多相泡沫體系的穩(wěn)定性及快速消泡的性能，進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)如下表：表1磁響應(yīng)型多相泡沫體系消泡時(shí)間與體系磁性納米顆粒含量的關(guān)系對(duì)比例1對(duì)比例2實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5消泡時(shí)間/s>10800>18009082746762泡沫排液半衰期/s500075041004100410041004100穩(wěn)定性是指泡沫的半衰期比較長(zhǎng)，對(duì)于不加納米顆粒只有兩種表面活性劑的泡沫(對(duì)比例2)，其析液半衰期僅有約750s；而含有納米顆粒泡沫體系的析液半衰期(液體析出一半所用的時(shí)間)為約4100s，說(shuō)明其穩(wěn)定性較好，同時(shí)在外加磁場(chǎng)的作用下，泡沫可以快速破滅消泡，說(shuō)明其泡沫具有磁響應(yīng)性。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3