Reactiemechanisme van ontschuimers
◆◆ Het ontschuimingsproces van polysiloxanen in oliesystemen is onderzocht. Ze fotografeerden het schuimsysteem continu met een snelheid van 1/1000ste van een seconde, waarbij de beelden 100 keer werden vergroot. Een schematisch diagram van vier opeenvolgende foto's laat zien dat wanneer een klein druppeltje siliconenolie-ontschuimer de bellenfilm bereikt, dit ervoor zorgt dat het bellenoppervlak scheurt en samensmelt tot een grotere bel. Van de eerste tot de derde druppel smelten vier belletjes samen tot één grote bel, en de bellenfilm wordt dunner. Ten slotte scheiden het gas en de vloeistof zich snel af en verdwijnt de grote bel. Het barsten van de bel eindigt bij de vierde druppel. Dit verklaart op objectieve wijze waarom een enkele druppel ontschuimer ervoor zorgt dat een reeks belletjes barst. Wanneer de ontschuimer zich aan de bellenfilm hecht en in de bellenfilmvloeistof doordringt, wordt de oppervlaktespanning op dat punt aanzienlijk verminderd. Omdat het actieve ingrediënt van de ontschuimer in een waterig systeem een lage oplosbaarheid in water heeft, blijft de vermindering van de oppervlaktespanning beperkt tot het lokale gebied van de bellenfilm, terwijl de oppervlaktespanning rond de bellenfilm vrijwel onveranderd blijft. Het gebied met verminderde oppervlaktespanning wordt krachtig naar buiten getrokken en uitgerekt, wat uiteindelijk leidt tot het barsten van het schuim. Ontschuimers kunnen de elasticiteit van de schuimfilm verstoren, waardoor belletjes barsten. Omdat op het oppervlak van de schuimfilm geadsorbeerde oppervlakteactieve stoffen de oppervlaktespanning verminderen, wordt de schuimfilm onder plaatselijke druk daar dunner, terwijl de oppervlaktespanning toeneemt als gevolg van het dunner worden van de oppervlakteactieve stof. Het is dit verschil in oppervlaktespanning tussen het nieuw gevormde oppervlak en het oorspronkelijke oppervlak waardoor de schuimfilm zijn elasticiteit kan herstellen wanneer deze dunner wordt onder invloed van buitenaf, waardoor wordt voorkomen dat deze barst en zo het schuim wordt gestabiliseerd. Als we deze elasticiteit proberen te verstoren, kunnen we de stabiliteit van het schuim verstoren. Sommige deskundigen zijn van mening dat de functie van ontschuimers het verstoren van de elasticiteit van de schuimfilm is. Wanneer ontschuimers aan een schuimsysteem worden toegevoegd, diffunderen ze naar het gas{18}}vloeistofgrensvlak, waardoor het moeilijk wordt voor de oppervlakteactieve stoffen met schuim{19}}stabiliserende eigenschappen om de elasticiteit van de film te herstellen. Ontschuimers kunnen de afvoer van vloeistoffen bevorderen, waardoor bellen barsten. Het toevoegen van stoffen die de vloeistofafvoer versnellen (ontschuimers) kan ontschuimen. Als de schuimfilm dik is, duurt het drainageproces tot 30-40 nm langer en heeft de schuimfilm een sterker zelfherstellend effect en een betere elasticiteit. Daarom hebben dikkere schuimfilms een langere levensduur en weerspiegelt de schuimdrainagesnelheid de stabiliteit van het schuim. Een snelle afvoersnelheid van de vloeistoffilm verdunt de film, waardoor het schuim uiteindelijk barst. Het toevoegen van hydrofobe vaste deeltjes kan ook het barsten van bellen veroorzaken in schuimende watersystemen. Alleen al het toevoegen van hydrofobe silicadeeltjes (dat wil zeggen hydrofobe pyrogene silica) heeft een ontschuimend effect. De hydrofobe pyrogene silicadeeltjes trekken de hydrofobe uiteinden van oppervlakteactieve stoffen op het beloppervlak aan, waardoor de hydrofobe deeltjes in hydrofiele deeltjes worden omgezet en in de waterfase terechtkomen, waardoor het ontschuimingsproces wordt voltooid. Deze hydrofobe vaste silicadeeltjes zijn in het algemeen pyrogene silicadeeltjes behandeld met methylsiliconenolie, silazaan of DMC. Ze dringen lokaal door in het beloppervlak, waardoor de lokale oppervlaktespanning wordt verminderd. Gecombineerd met het effect van de vaste deeltjes is het alsof een naaldpunt de bel doorboort, waardoor het uiteenspatten ervan wordt versneld. Daarom hebben ontschuimers die hydrofoob pyrogeen silica bevatten over het algemeen een beter ontschuimend effect. Oplosbevorderende en schuimbevorderende oppervlakteactieve stoffen kunnen ook het barsten van bellen veroorzaken. Sommige stoffen met een laag-molecuul-gewicht die goed met de oplossing kunnen worden gemengd, kunnen de oppervlakteactieve stof in de bel oplossen, waardoor de effectieve concentratie ervan wordt verminderd. Stoffen met een laag molecuulgewicht met dit effect, zoals alcoholen zoals octanol, ethanol en propanol, verminderen niet alleen de concentratie oppervlakteactieve stoffen op de oppervlaktelaag, maar lossen ook op in de adsorptielaag van oppervlakteactieve stoffen, waardoor de dichtheid tussen oppervlakteactieve moleculen wordt verminderd en dus de schuimstabiliteit wordt verzwakt.
Elektrolyten breken de dubbele laag van de oppervlakteactieve stof af, waardoor belletjes barsten. Voor schuimende vloeistoffen die afhankelijk zijn van de interactie van de dubbele laag oppervlakteactieve stof om stabiliteit te produceren, kan het toevoegen van gewone elektrolyten de dubbele laag oppervlakteactieve stof afbreken en zo ontschuimen.
◆◆Samenstelling van ontschuimers
Actieve ingrediënten
Functie: Ontschuiming, vermindering van de oppervlaktespanning; Vertegenwoordigers: siliconenolie, polyethers, hogere alcoholen, minerale olie, plantaardige olie, enz.
Emulgatoren
Functie: Dispergeert actieve ingrediënten in kleine deeltjes, vergemakkelijkt de verspreiding in water en verbetert de ontschuimende en schuimonderdrukkende effecten-. Vertegenwoordigers: nonylfenolpolyoxyethyleenether, zeepzouten, OP-serie, Tween-serie, Span-serie, enz. Drager
Functie: Vergemakkelijkt de hechting tussen de drager en het schuimsysteem, vergemakkelijkt de verspreiding binnen het schuimsysteem en combineert de twee. De lage oppervlaktespanning helpt schuim te onderdrukken en verlaagt de kosten. Representatieve voorbeelden: andere oplosmiddelen dan water, zoals alifatische koolwaterstoffen, aromatische koolwaterstoffen en zuurstof-bevattende oplosmiddelen.
Emulgatoren
Functie: Verbetert de emulgering. Representatieve voorbeelden: dispergeermiddelen (hydrofoob silica, enz.); Verdikkingsmiddelen (CMC, polyethyleenether, enz.).
◆◆Hoe u een ontschuimer kiest
◆◆ Onoplosbaar of matig oplosbaar in schuimende vloeistof
Om schuim te breken, moet de ontschuimer geconcentreerd en gericht zijn op de schuimfilm. Voor ontschuimers moet deze concentratie onmiddellijk optreden; voor schuimonderdrukkers moet deze toestand continu worden gehandhaafd. Daarom zijn ontschuimers oververzadigd in de schuimvloeistof; alleen onoplosbare of slecht oplosbare middelen bereiken gemakkelijk oververzadiging. Onoplosbare of slecht oplosbare middelen aggregeren gemakkelijk aan het gas{3}}grensvlak, concentreren zich gemakkelijk op de schuimfilm en kunnen effectief functioneren bij lagere concentraties. Voor ontschuimers die in watersystemen worden gebruikt, moeten de moleculen van het actieve bestanddeel sterk hydrofoob en zwak hydrofiel zijn, met een HLB-waarde in het bereik van 1,5-3 voor een optimaal effect. De oppervlaktespanning moet lager zijn dan die van de schuimende vloeistof.
Alleen wanneer de intermoleculaire krachten van het ontschuimingsmiddel zwak zijn en de oppervlaktespanning lager is dan die van de schuimende vloeistof kunnen de ontschuimingsdeeltjes doordringen en zich verspreiden over de schuimfilm. Het is belangrijk op te merken dat de oppervlaktespanning van de schuimende vloeistof niet de oppervlaktespanning van de oplossing is, maar eerder de oppervlaktespanning van de schuimende-ondersteunende oplossing. Een zekere mate van affiniteit met de schuimende vloeistof is noodzakelijk.
Omdat het ontschuimingsproces in wezen een competitie is tussen de snelheid waarmee het schuim instort en de snelheid waarmee het schuim wordt gevormd, moet het ontschuimingsmiddel snel in de schuimende vloeistof kunnen dispergeren om zijn effect snel over een groot gebied uit te oefenen. Voor een snelle diffusie moet het actieve ingrediënt van de ontschuimer een zekere affiniteit hebben met de schuimende vloeistof. Als het actieve ingrediënt te affiniteit heeft, zal het oplossen; als het te hydrofoob is, zal het moeilijk te verspreiden zijn. Alleen als de affiniteit en hydrofobiciteit geschikt zijn, zal het effect goed zijn.
Niet chemisch reageren met schuimende vloeistof.
Als een ontschuimer reageert met een schuimende vloeistof, verliest het zijn effectiviteit en kan het schadelijke stoffen produceren die de microbiële groei beïnvloeden. Lage volatiliteit en langdurige actie-.
Bepaal eerst het systeem waarin de ontschuimer zal worden gebruikt: is het op water-gebaseerd of op olie-gebaseerd? In de fermentatie-industrie zijn bijvoorbeeld op olie-gebaseerde ontschuimers zoals polyether-gemodificeerde siliconen of polyether-gebaseerde ontschuimers vereist. In de coatingindustrie op water-basis zijn water-ontschuimers of siliconenontschuimers nodig. Nadat u een ontschuimer heeft geselecteerd, vergelijkt u de dosering en houdt u rekening met de prijs om het meest geschikte en economische product te bepalen.
◆◆Dosering ontschuimer
Er zijn veel soorten ontschuimers en de benodigde dosering varieert afhankelijk van het type.
Op alcohol-gebaseerde ontschuimers: De dosering van op alcohol-gebaseerde ontschuimers ligt doorgaans tussen 0,01 en 0,10%.
Op olie-gebaseerde ontschuimers: de toegevoegde hoeveelheid op olie-gebaseerde ontschuimers ligt tussen 0,05-2%, terwijl die van vetzuurester-ontschuimers tussen 0,002-0,2% ligt.
Amide-ontschuimers: Amide-ontschuimers zijn relatief effectief en de toegevoegde hoeveelheid ligt doorgaans tussen 0,002 en 0,005%.
Fosforzuur-ontschuimers: Fosforzuur-ontschuimers worden het meest gebruikt in vezels en smeeroliën, met een toevoegingshoeveelheid tussen 0,025-0,25%.
Amine-ontschuimers: Amine-ontschuimers worden voornamelijk gebruikt bij de vezelverwerking, met een toevoegingshoeveelheid van 0,02-2%.
Ether-ontschuimers: Ether-ontschuimers worden veel gebruikt bij het maken van papier, bij het bedrukken en verven, en bij het reinigen, met een toevoegingshoeveelheid van 0,025-0,25%.
◆◆Voor- en nadelen van ontschuimers
**Organische siliconenontschuimers:** Deze ontschuimers zijn direct verkrijgbaar en relatief goedkoop. Ondanks hun lage prijs zijn ze zeer effectief, bieden ze snelle ontschuiming en langdurige schuimonderdrukking, en zijn ze niet- giftig en onschadelijk, waardoor ze een goede ontschuimer zijn voor de meeste industriële toepassingen. Ze zijn ook heel gemakkelijk te gebruiken. Ze zijn echter niet gemakkelijk op te slaan, zijn gevoelig voor bederf en zijn niet compatibel met sommige systemen.
**Polyether-ontschuimers:** Polyether-ontschuimers zijn relatief het meest stabiele type en zijn goed compatibel met de meeste systemen. Ze zijn de meest stabiele onder de soorten schuimmiddelen en kunnen in principe alle soorten schuim aan. Hun schuimonderdrukkingstijd is sterker dan die van organosiliconenontschuimers, maar hun ontschuimingssnelheid is relatief langzaam.
**Ontschuimers met een hoog alcoholgehalte:** Dit zijn relatief effectieve ontschuimers; sommige moeilijk-te-schuimen kunnen worden geëlimineerd met ontschuimers met een hoog alcoholgehalte.
**Siliconenontschuimers:** Deze kunnen schuimvorming zowel elimineren als remmen, waardoor ze een van de weinige ontschuimers zijn die industriële schuimproblemen fundamenteel kunnen oplossen.
**Polyether-gemodificeerde siliconen:** Dit combineert de voordelen van de vorige twee typen ontschuimers en is niet-giftig en onschadelijk, waardoor het een kosteneffectief-product is.
