Μηχανισμός Αντίδρασης Αντιαφριστικών
◆◆ Η διαδικασία αποαφρισμού των πολυσιλοξανών σε συστήματα λαδιού έχει μελετηθεί. Φωτογράφιζαν συνεχώς το σύστημα αφρού στο 1/1000ο του δευτερολέπτου, μεγεθύνοντας τις εικόνες 100 φορές. Ένα σχηματικό διάγραμμα τεσσάρων διαδοχικών φωτογραφιών δείχνει ότι όταν μια μικρή σταγόνα αντιαφριστικού λαδιού σιλικόνης φτάνει στο φιλμ φυσαλίδων, προκαλεί τη ρήξη της επιφάνειας της φυσαλίδας και τη συγχώνευση σε μια μεγαλύτερη φυσαλίδα. Από το πρώτο έως το τρίτο σταγονίδιο, τέσσερις φυσαλίδες συγχωνεύονται σε μια μεγάλη φούσκα και η μεμβράνη της φυσαλίδας λεπταίνει. Τέλος, το αέριο και το υγρό διαχωρίζονται γρήγορα και η μεγάλη φυσαλίδα εξαφανίζεται. Η φυσαλίδα που σκάει τελειώνει στο τέταρτο σταγονίδιο. Αυτό εξηγεί αντικειμενικά γιατί μια μόνο σταγόνα αντιαφριστικού προκαλεί το σκάσιμο μιας σειράς φυσαλίδων. Όταν το αντιαφριστικό προσκολλάται στο φιλμ φυσαλίδων και διεισδύει στο υγρό του φιλμ φυσαλίδων, μειώνει σημαντικά την επιφανειακή τάση σε αυτό το σημείο. Επειδή το δραστικό συστατικό του αντιαφριστικού έχει χαμηλή διαλυτότητα στο νερό σε ένα υδατικό σύστημα, η μείωση της επιφανειακής τάσης περιορίζεται στην τοπική περιοχή του φιλμ φυσαλίδων, ενώ η επιφανειακή τάση γύρω από το φιλμ φυσαλίδων παραμένει σχεδόν αμετάβλητη. Η περιοχή με μειωμένη επιφανειακή τάση έλκεται έντονα και εκτείνεται προς τα έξω, οδηγώντας τελικά σε σκάσιμο αφρού. Τα αντιαφριστικά μπορούν να διαταράξουν την ελαστικότητα της μεμβράνης αφρού, προκαλώντας το σκάσιμο των φυσαλίδων. Επειδή τα επιφανειοδραστικά που προσροφούνται στην επιφάνεια της μεμβράνης αφρού μειώνουν την επιφανειακή τάση, υπό τοπική πίεση, η μεμβράνη αφρού λεπταίνει σε αυτή τη θέση, ενώ η επιφανειακή τάση αυξάνεται λόγω της λέπτυνσης της επιφανειοδραστικής ουσίας. Αυτή η διαφορά στην επιφανειακή τάση μεταξύ της νεοσχηματισμένης επιφάνειας και της αρχικής επιφάνειας είναι που επιτρέπει στο φιλμ αφρού να ανακτήσει την ελαστικότητά του όταν λεπταίνει υπό εξωτερική κρούση, εμποδίζοντάς το να σκάσει και έτσι να σταθεροποιήσει τον αφρό. Αν προσπαθήσουμε να διαταράξουμε αυτή την ελαστικότητα, μπορούμε να διαταράξουμε τη σταθερότητα του αφρού. Ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι η λειτουργία των αντιαφριστικών είναι να διαταράσσουν την ελαστικότητα της μεμβράνης αφρού. Όταν προστίθενται αντιαφριστικά σε ένα σύστημα αφρού, διαχέονται προς τη διεπαφή{18}}υγρού αερίου, καθιστώντας δύσκολη την αποκατάσταση της ελαστικότητας της μεμβράνης από τα επιφανειοδραστικά με ιδιότητες σταθεροποίησης αφρού{19}}. Τα αντιαφριστικά μπορούν να προάγουν την αποστράγγιση του υγρού, προκαλώντας έτσι το σκάσιμο των φυσαλίδων. Η προσθήκη ουσιών που επιταχύνουν την αποστράγγιση του υγρού (αφριστικά) μπορεί να αφήσει. Εάν η μεμβράνη αφρού είναι παχύ, η διαδικασία αποστράγγισης στα 30-40 nm διαρκεί περισσότερο και η μεμβράνη αφρού έχει ισχυρότερη αυτο-επούλωση-και καλύτερη ελαστικότητα. Επομένως, τα παχύτερα φιλμ αφρού έχουν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και ο ρυθμός αποστράγγισης του αφρού αντανακλά τη σταθερότητα του αφρού. Ένας γρήγορος ρυθμός αποστράγγισης υγρού φιλμ αραιώνει το φιλμ, προκαλώντας τελικά το σκάσιμο του αφρού. Η προσθήκη υδρόφοβων στερεών σωματιδίων μπορεί επίσης να προκαλέσει έκρηξη φυσαλίδων σε συστήματα αφρού νερού. Η προσθήκη σωματιδίων υδρόφοβου πυριτίου (δηλαδή, υδρόφοβης καπνισμένης πυριτίας) από μόνη της έχει ένα αποτέλεσμα αφρού. Τα υδρόφοβα σωματίδια καπνισμένου πυριτίου προσελκύουν τα υδρόφοβα άκρα των επιφανειοδραστικών στην επιφάνεια της φυσαλίδας, μετατρέποντας τα υδρόφοβα σωματίδια σε υδρόφιλα σωματίδια και εισέρχονται στην υδατική φάση, ολοκληρώνοντας έτσι τη διαδικασία αποαφρισμού. Αυτά τα υδρόφοβα στερεά σωματίδια πυριτίας είναι γενικά σωματίδια καπνισμένου πυριτίου που έχουν υποστεί επεξεργασία με έλαιο μεθυλοσιλικόνης, σιλαζάνιο ή DMC. Διεισδύουν τοπικά στην επιφάνεια των φυσαλίδων, μειώνοντας την τοπική επιφανειακή τάση. Σε συνδυασμό με την επίδραση των στερεών σωματιδίων, είναι σαν μια άκρη βελόνας που τρυπάει τη φούσκα, επιταχύνοντας το σκάσιμο της. Επομένως, τα αντιαφριστικά που περιέχουν υδρόφοβο καπνισμένο πυρίτιο έχουν γενικά καλύτερη αντιαφριστική δράση. Τα επιφανειοδραστικά που προωθούν τη διαλυτοποίηση και τον αφρό{39}}μπορεί επίσης να προκαλέσουν σκάσιμο φυσαλίδων. Ορισμένες ουσίες χαμηλού{40}}μοριακού- βάρους που μπορούν να αναμειχθούν καλά με το διάλυμα μπορούν να διαλυτοποιήσουν την επιφανειοδραστική ουσία στη φυσαλίδα, μειώνοντας την αποτελεσματική συγκέντρωσή της. Ουσίες χαμηλού μοριακού βάρους με αυτό το αποτέλεσμα, όπως αλκοόλες όπως η οκτανόλη, η αιθανόλη και η προπανόλη, όχι μόνο μειώνουν τη συγκέντρωση επιφανειοδραστικού στην επιφανειακή στιβάδα, αλλά διαλύονται και στο στρώμα προσρόφησης επιφανειοδραστικού, μειώνοντας τη στεγανότητα μεταξύ των μορίων επιφανειοδραστικού και αποδυναμώνοντας έτσι τη σταθερότητα του αφρού.
Οι ηλεκτρολύτες διασπούν το επιφανειοδραστικό διπλό στρώμα, προκαλώντας το σκάσιμο των φυσαλίδων. Για αφριστικά υγρά που βασίζονται στην αλληλεπίδραση της διπλής στρώσης επιφανειοδραστικής ουσίας για να παράγουν σταθερότητα, η προσθήκη συνηθισμένων ηλεκτρολυτών μπορεί να διασπάσει τη διπλή στρώση της επιφανειοδραστικής ουσίας, αποαφρίζοντας έτσι.
◆◆Σύνθεση Αντιαφριστικών
Δραστικά Συστατικά
Λειτουργία: Αφαίρεση αφρού, μείωση της επιφανειακής τάσης. Εκπρόσωποι: Λάδι σιλικόνης, πολυαιθέρες, ανώτερες αλκοόλες, ορυκτέλαιο, φυτικό έλαιο κ.λπ.
Γαλακτωματοποιητές
Λειτουργία: Διασκορπίζει τα ενεργά συστατικά σε μικρά σωματίδια, διευκολύνοντας τη διασπορά στο νερό και βελτιώνοντας τα αποτελέσματα αφρού και καταστολής του αφρού-. Αντιπρόσωποι: Νονυλοφαινολικό πολυοξυαιθυλενο αιθέρας, άλατα σαπουνιού, σειρά OP, σειρά Tween, σειρά Span κ.λπ. Μεταφορέας
Λειτουργία: Διευκολύνει τη σύνδεση μεταξύ του φορέα και του συστήματος αφρισμού, διευκολύνει τη διασπορά μέσα στο σύστημα αφρισμού και συνδυάζει τα δύο. Η χαμηλή επιφανειακή του τάση βοηθά στην καταστολή του αφρού και μειώνει το κόστος. Αντιπροσωπευτικά παραδείγματα: Διαλύτες εκτός του νερού, όπως αλειφατικοί υδρογονάνθρακες, αρωματικοί υδρογονάνθρακες και διαλύτες-που περιέχουν οξυγόνο.
Γαλακτωματοποιητικοί παράγοντες
Λειτουργία: Βελτιώνει τη γαλακτωματοποίηση. Αντιπροσωπευτικά παραδείγματα: Διασκορπιστικά (υδρόφοβο πυρίτιο, κ.λπ.); Πυκνωτικά (CMC, αιθέρας πολυαιθυλενίου κ.λπ.).
◆◆Πώς να επιλέξετε ένα αντιαφριστικό
◆◆ Αδιάλυτο ή ελάχιστα διαλυτό σε αφριστικό υγρό
Για να σπάσει ο αφρός, το αντιαφριστικό θα πρέπει να συγκεντρωθεί και να εστιαστεί στο φιλμ αφρού. Για τα αντιαφριστικά, αυτή η συγκέντρωση θα πρέπει να εμφανίζεται στιγμιαία. για τα κατασταλτικά αφρού, αυτή η κατάσταση θα πρέπει να διατηρείται συνεχώς. Επομένως, τα αντιαφριστικά είναι υπερκορεσμένα στο αφριστικό υγρό. Μόνο οι αδιάλυτοι ή ελάχιστα διαλυτοί παράγοντες φτάνουν εύκολα στον υπερκορεσμό. Οι αδιάλυτοι ή ελάχιστα διαλυτοί παράγοντες συσσωματώνονται εύκολα στη διεπιφάνεια αερίου-υγρού, συγκεντρώνονται εύκολα στο φιλμ αφρού και μπορούν να λειτουργήσουν αποτελεσματικά σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις. Για αντιαφριστικά που χρησιμοποιούνται σε συστήματα νερού, τα μόρια του δραστικού συστατικού πρέπει να είναι έντονα υδρόφοβα και ασθενώς υδρόφιλα, με τιμή HLB στην περιοχή 1,5-3 για βέλτιστο αποτέλεσμα. Η επιφανειακή τάση πρέπει να είναι χαμηλότερη από αυτή του αφριστικού υγρού.
Μόνο όταν οι διαμοριακές δυνάμεις του αντιαφριστικού είναι αδύναμες και η επιφανειακή τάση είναι χαμηλότερη από αυτή του αφριστικού υγρού, τα σωματίδια του αντιαφριστικού μπορούν να διεισδύσουν και να εξαπλωθούν στο φιλμ αφρού. Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η επιφανειακή τάση του αφριστικού υγρού δεν είναι η επιφανειακή τάση του διαλύματος, αλλά μάλλον η επιφανειακή τάση του αφρίζοντος{1}}υποστηρικτικού διαλύματος. Είναι απαραίτητος ένας ορισμένος βαθμός συγγένειας με το αφριστικό υγρό.
Εφόσον η διεργασία αποαφρισμού είναι ουσιαστικά ένας ανταγωνισμός μεταξύ του ρυθμού κατάρρευσης του αφρού και του ρυθμού σχηματισμού αφρού, το αντιαφριστικό πρέπει να μπορεί να διασπείρεται γρήγορα στο αφριστικό υγρό για να ασκήσει την επίδρασή του γρήγορα σε μια ευρεία περιοχή. Για γρήγορη διάχυση, το δραστικό συστατικό του αντιαφριστικού πρέπει να έχει έναν ορισμένο βαθμό συγγένειας με το αφριστικό υγρό. Εάν το δραστικό συστατικό είναι πολύ συγγενικό, θα διαλυθεί. εάν είναι πολύ υδρόφοβο, θα είναι δύσκολο να διασκορπιστεί. Μόνο όταν η συγγένεια και η υδροφοβικότητα είναι κατάλληλες, το αποτέλεσμα θα είναι καλό.
Μην αντιδράτε χημικά με υγρό που αφρίζει.
Εάν ένα αντιαφριστικό αντιδράσει με ένα αφριστικό υγρό, θα χάσει την αποτελεσματικότητά του και μπορεί να παράγει επιβλαβείς ουσίες που επηρεάζουν τη μικροβιακή ανάπτυξη. Χαμηλή μεταβλητότητα και-μακράς διάρκειας δράση.
Αρχικά, προσδιορίστε το σύστημα στο οποίο θα χρησιμοποιηθεί το αντιαφριστικό: έχει βάση-το νερό ή το λάδι-; Για παράδειγμα, στη βιομηχανία ζύμωσης, απαιτούνται αντιαφριστικά με βάση το έλαιο-όπως τα αντιαφριστικά με βάση τον πολυαιθέρα-τροποποιημένη σιλικόνη ή τον πολυαιθέρα-. Στη βιομηχανία επικαλύψεων με βάση το νερό, χρειάζονται αντιαφριστικά με βάση το νερό-ή αντιαφριστικά σιλικόνης. Αφού επιλέξετε ένα αντιαφριστικό, συγκρίνετε τη δοσολογία και εξετάστε την τιμή για να προσδιορίσετε το πιο κατάλληλο και οικονομικό προϊόν.
◆◆Δοσολογία αντιαφριστικού
Υπάρχουν πολλοί τύποι αντιαφριστικών, και η απαιτούμενη δοσολογία ποικίλλει ανάλογα με τον τύπο.
Αντιαφριστικά-με βάση το οινόπνευμα: Η δόση των αντιαφριστικών-με βάση το οινόπνευμα είναι γενικά μεταξύ 0,01-0,10%.
Αντιαφριστικά με βάση το λάδι-: Η ποσότητα προσθήκης αντιαφριστικών με βάση-λαδιού είναι μεταξύ 0,05-2%, ενώ των αντιαφριστικών εστέρων λιπαρών οξέων είναι μεταξύ 0,002-0,2%.
Αντιαφριστικά αμιδίου: Τα αντιαφριστικά αμιδίου είναι σχετικά αποτελεσματικά και η ποσότητα προσθήκης είναι γενικά μεταξύ 0,002-0,005%.
Αντιαφριστικά φωσφορικού οξέος: Τα αντιαφριστικά φωσφορικού οξέος χρησιμοποιούνται συχνότερα σε ίνες και λιπαντικά έλαια, με ποσότητα προσθήκης μεταξύ 0,025-0,25%.
Αντιαφριστικά αμίνης: Τα αντιαφριστικά αμίνης χρησιμοποιούνται κυρίως στην επεξεργασία ινών, με ποσότητα προσθήκης 0,02-2%.
Αντιαφριστικά αιθέρων: Τα αντιαφριστικά αιθέρας χρησιμοποιούνται ευρέως στην χαρτοποιία, την εκτύπωση και τη βαφή και τον καθαρισμό, με ποσότητα προσθήκης 0,025-0,25%.
◆◆Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα των Αντιαφριστικών
**Οργανικά αντιαφριστικά σιλικόνης:** Αυτά τα αντιαφριστικά είναι άμεσα διαθέσιμα και σχετικά φθηνά. Παρά τη χαμηλή τιμή τους, είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά, προσφέρουν γρήγορη απομάκρυνση του αφρού,-μακράς διάρκειας καταστολή του αφρού και είναι μη-τοξικά και αβλαβή, καθιστώντας τα ένα καλό αντιαφριστικό για τις περισσότερες βιομηχανικές εφαρμογές. Είναι επίσης πολύ εύχρηστα. Ωστόσο, δεν είναι εύκολο να αποθηκευτούν, είναι επιρρεπείς σε φθορά και δεν είναι συμβατά με ορισμένα συστήματα.
**Αφριστικά πολυαιθέρα:** Τα αντιαφριστικά πολυαιθέρα είναι σχετικά ο πιο σταθερός τύπος, με καλή συμβατότητα με τα περισσότερα συστήματα. Είναι τα πιο σταθερά μεταξύ των τύπων αντιαφριστικών και μπορούν βασικά να χειριστούν όλους τους τύπους αφρού. Ο χρόνος καταστολής του αφρού τους είναι ισχυρότερος από εκείνον των αντιαφριστικών οργανοπυριτικών, αλλά η ταχύτητά τους είναι σχετικά αργή.
**Αποαφριστικά με υψηλή περιεκτικότητα σε αλκοόλ:** Αυτά είναι σχετικά αποτελεσματικά αντιαφριστικά. ορισμένοι δύσκολες--αποβολή αφρού μπορούν να εξαλειφθούν με αντιαφριστικά υψηλής περιεκτικότητας σε αλκοόλ.
**Αφριστικά σιλικόνης:** Αυτά μπορούν να εξαλείψουν και να εμποδίσουν το σχηματισμό αφρού, καθιστώντας τα ένα από τα λίγα αντιαφριστικά που μπορούν να λύσουν ουσιαστικά προβλήματα βιομηχανικού αφρού.
**Πολυαιθέρας-Τροποποιημένη σιλικόνη:** Συνδυάζει τα πλεονεκτήματα των δύο προηγούμενων τύπων αντιαφριστικών και είναι μη-τοξικό και αβλαβές, καθιστώντας το ένα οικονομικό-προϊόν.
