Kodėl silikoninė putų šalinimo priemonė pramoniniuose procesuose pranoksta tradicines putų šalinimo priemones

Pasirinkus tinkamą putų šalinimo priemonę, pramoninis našumas gali padidėti iki 20%. Chemijos perdirbimo įmonės susiduria su dideliu iššūkiu - nekontroliuojamas putojimas sumažina gamybos apimtis 15%. Todėl putų kontrolė yra labai svarbi tiek techniniu, tiek ekonominiu požiūriu.

Įrodyta, kad silikoninis putokšlis yra efektyvesnis už tradicinius variantus visų tipų procesuose. Šios medžiagos suskaido putų burbuliukus mažindamos paviršiaus įtempimą skysčio ir oro sąsajoje. Be to, jie išlieka veiksmingi esant labai mažai koncentracijai ir puikiai veikia ekstremaliose temperatūrose.

Silikoninės putų šalinimo priemonės yra neįkainojamos dėl savo universalumo. Šie chemiškai inertiški junginiai užtikrina puikius rezultatus, netrikdydami tekstilės spaudos, naftos chemijos, popieriaus gamybos ir maisto perdirbimo procesų. Tekstilės spausdinimo ir dažymo operacijos labai naudingos, nes silikoniniai putokšliai apsaugo nuo netolygaus dydžio užtepimo, kai jų koncentracija siekia vos 0,2 g/l.

Šiame straipsnyje aptarsime, kodėl pramonės šakos renkasi silikonines putų šalinimo priemones. Sužinosime apie jų veikimo mechanizmus, privalumus, palyginti su tradiciniais putojimą mažinančiais preparatais, ir sritis, kuriose jie geriausiai veikia.

Kaip silikoninės putojimą mažinančios medžiagos sutrikdo putų susidarymą

Silikoninės putų šalinimo priemonės naikina putas trimis tarpusavyje susijusiais mechanizmais. Šie mechanizmai paaiškina, kodėl silikono pagrindu pagaminti preparatai pramonėje veikia geriau nei tradiciniai putojimą mažinantys preparatai.

Paviršiaus įtempimo mažinimas silikono junginiuose

Silikoniniai putokšliai taip gerai veikia todėl, kad jų paviršiaus įtempimas labai mažas. Vandens paviršiaus įtempimas yra apie 76 mN/m, o daugumos putojančių skysčių paviršiaus įtempimas yra panašus. Silikono junginių paviršiaus įtempimas sumažėja tik iki 20-21 dino/cm². Šis didžiulis sumažėjimas sukuria puikias sąlygas putoms sunaikinti.

Silikoninės alyvos, ypač polidimetilsiloksanas (PDMS), yra polimerai, atstumiantys vandenį. Šios silikono molekulės greičiau juda prie oro ir skysčio sąsajos putojančioje terpėje. Silikono dalyje esančios metilo grupės labai sumažina paviršiaus įtempimą, palyginti su įprastomis riebalų paviršinio aktyvumo medžiagomis su metileno (-CH2-) grupėmis.

Putų lamelės suardymas per sklaidos koeficientą

Dėl sklaidos koeficiento silikoniniai putpikliai suardo putas ties sąsaja. Šį koeficientą (S) apskaičiuojame nustatydami skirtumą tarp putojančios terpės paviršiaus įtempimo (σf), putokšlio paviršiaus įtempimo (σd) ir abiejų medžiagų tarpfazinio įtempimo (σdf).

Teigiamas sklaidos koeficientas rodo, kad putų susidarymas vyks natūraliai. Silikono putų šalinimo medžiagos pasklinda po putų burbuliukus ir išstumia paviršinio aktyvumo medžiagas, kurios palaiko putų stabilumą lamelėje (plonoje skysčio plėvelėje, sudarančioje burbuliuko sienelę). Taip burbulo paviršiuje susidaro "lęšis", kuris plonėja, kol burbulas subliūkšta.

Hidrofobinis silicio dioksidas silikono putokšniuose

Dėl hidrofobinių silicio dioksido dalelių silikoniniai putokšliai veikia daug geriau. Šios dalelės skatina putojimą trimis pagrindiniais būdais:

Drėkinimas: Hidrofobinės silicio dioksido dalelės suardo putų plėvelę, kai paliečia abi lamelių puses ir sukuria tiltelį, kurio kontaktinis kampas >90°.
Tempimas ir jungimas: Mažo paviršiaus įtempimo silikono lašeliai išsitempia per plokštelę. Jie sudaro nestabilų tiltą, kuris sukelia Marangoni efektą. Dėl to plokštelė išteka ir galiausiai nutrūksta.
Destabilizacija: Hidrofobinės dalelės įtraukia paviršinio aktyvumo medžiagų molekulių hidrofobines uodegas. Taip iš putų pašalinamos šios svarbios stabilizuojančios dalys.

Nuo silicio dioksido dalelių dydžio, formos ir vandenį atstumiančių savybių priklauso, kaip gerai veikia putokšlis. Dėl aštriabriaunių dalelių putojimą mažinančios medžiagos veikia geriau, nes jų "smeigtuko efektas" padeda joms lengviau pradurti putų plėvelę.

Silikoninių ir tradicinių antiputų palyginimas

Silikoninės putų šalinimo priemonės beveik visais atžvilgiais veikia geriau nei tradiciniai preparatai nuo putų. Jų cheminė sudėtis, šiluminės savybės, suderinamumo profiliai ir sąnaudų bei naudos santykis rodo akivaizdžius pranašumus.

Silikoninė alyva ir riebalų rūgščių pagrindu pagamintos priemonės

Silikono pagrindu pagamintame putų šalintojuje naudojama polisiloksano cheminė sudėtis ir kontroliuojamos putos esant nedidelei 0,01%-0,1% koncentracijai. Tradiciniams riebalų rūgščių ir mineralinių alyvų pagrindu pagamintiems variantams reikia daug didesnių dozių. Polidimetilsiloksanas (PDMS) yra pagrindinė silikoninių putų šalinimo priemonių sudedamoji dalis. Jo paviršiaus įtempimas siekia 20-21 diną/cm, o tai yra gerokai mažiau nei įprastų putokšlių. Tai padeda silikoniniams preparatams greičiau suskaidyti burbuliukus ir geriau sustabdyti putojimą nei polieterio ar mineralinės alyvos putokšlis.

Terminis stabilumas aukštatemperatūriuose procesuose

silikono pagrindo putokšlis išlieka stabilus ekstremaliomis sąlygomis, priešingai nei tradicinės priemonės. Standartinis dimetikonas ilgą laiką išlaiko 150 °C temperatūrą ir trumpą 300 °C temperatūrą, nesuardydamas. Įprasti nesilikoniniai variantai nustoja veikti aukštesnėje nei 80 °C temperatūroje. Dėl to silikoniniai putokšliai yra labai svarbūs aukštoje temperatūroje, kai įprasti preparatai neveikia.

Likučiai ir suderinamumas jautriose srityse

Silikono pagrindu pagamintos putų apsaugos priemonės turi savo ribas. Jie geriausiai veikia 5-9 pH diapazone, o polimeriniai putų antipirenai veikia platesniame pH diapazone (3-12). Kai kuriose srityse reikia ne silikoninių alternatyvų, pavyzdžiui, puslaidininkių valymui arba procesams, kuriems reikalingas didelis skaidrumas.

Išlaidų ir našumo kompromisai

silikono pagrindo antipirenai iš anksto kainuoja brangiau nei tradiciniai preparatai. Mineralinės alyvos produktai paprastai kainuoja 30%-50% mažiau. Silikoninių antipirenų nauda dažnai pateisina šią didesnę kainą:

Ilgesnis veikimas, kurį reikia rečiau papildyti
Reikia mažesnių dozių (1-100 ppm)
Mažiau procesų sutrikimų ir prastovų

Silikoninių ir tradicinių putų šalinimo priemonių pasirinkimas priklauso nuo to, ko jums reikia. Turite subalansuoti pradines išlaidas ir ilgalaikę naudą.

Pramonės sritys, kuriose puikiai tinka silikoniniai putokšliai

Silikono antiputojantis agentas dėl savo unikalių eksploatacinių savybių tapo daugelio pramonės šakų pagrindu. Panagrinėkime konkrečias jų taikymo sritis, kuriose jos užtikrina išskirtinius rezultatus.

Tekstilės dažymas ir reaktyvinis apdorojimas

Silikono antiputojantis agentas gali atlaikyti ekstremalias temperatūras iki 130 °C, kai dažymo procesai vyksta aukštoje temperatūroje. Dėl išskirtinio stabilumo esant dideliam slėgiui ir dideliam šlyties greičiui jie puikiai tinka tekstilės dažymui srove. Šios putojimą mažinančios medžiagos stabdo netolygų audinio apdorojimą ir dažų žymes. Jos taip pat pagerina pralaidumą ir spalvos fiksavimą ruošiant pastą.

Naftos ir dujų atskyrimas ir gręžimo skysčiai

Dėl putų kyla didelių problemų naftos ir dujų gavybos srityje, nes jos mažina įrangos efektyvumą ir iškraipo matavimo tikslumą. Jos taip pat kelia pavojų aplinkai. Tokie sprendimai kaip SILCOLAPSE™ C581 puikiai tinka gręžimo purvui ir cementavimui. Žaliavinės naftos perdirbimo srityje 27,6% aktyviosios silikono putų šalinimo priemonės veiksmingai kontroliuoja putas naftos ir dujų atskyrimo ir trifaziuose separatoriuose.

Popieriaus celiuliozės gamyba ir nuotekų valymas

Popieriaus pramonė susiduria su sunkiais putų susidarymo iššūkiais celiuliozės procesų metu. Juodajame skystyje yra 12-15% kietųjų medžiagų, įskaitant NaOH, Na2S ir organinius junginius, dėl kurių susidaro stiprios putos. Vandens pagrindo silikoninės putų šalinimo priemonės didina plovyklų drenažą ir didina plovimo efektyvumą bei gamybos našumą. Jie taip pat kontroliuoja putų susidarymą nuotekų sistemose ir neleidžia susiformuoti sausoms putoms bei išsiveržti į aplinką.

Vandens pagrindo dangos ir rašalai

Silikoninė medžiaga nuo putojimo, kurios paviršiaus įtempimo vertė yra maždaug 20 mN/m, lengvai juda prie oro ir skysčio sąsajų dangose ir rašaluose. Šiuolaikinės silikono ir polieterio formulės užtikrina subalansuotą putų kontrolę, nesukeldamos paviršiaus defektų, tokių kaip "žuvies akutės" ir krateriai. Kad šie preparatai veiktų, reikia tik 0,5-1,0% viso preparato svorio.

Maistui tinkamos putų apsaugos priemonės fermentacijoje ir gėrimuose

Maistui skirti silikoniniai putokšliai puikiai tinka bioetanolio gamyboje, fermentacijoje ir gėrimų gamyboje. Jie kontroliuoja putas sūrių gamyboje, išrūgų perdirbime, bulvių gamyboje ir sojų baltymų perdirbime, turėdami tik 10-30% aktyviosios medžiagos. Dėl jų galios esant nedidelei koncentracijai jie ekonomiškai naudingi kontroliuojant putas gėrimuose pilstymo ir išpilstymo procesų metu.

Kodėl geriausia rinktis silikonines putokšlases

Silikono antiputojantis agentas techniškai išsiskiria keturiomis pagrindinėmis savybėmis, dėl kurių jis yra labai svarbus pramonėje. Dėl šių unikalių savybių procesų inžinieriai renkasi silikono pagrindo preparatus, o ne tradicinius variantus.

Mažas dozavimo efektyvumas ppm diapazone

Silikono putokšlis puikiai veikia net ir mažais kiekiais. Šios priemonės duoda rezultatų vos 1-100 dalių milijonui, todėl, nepaisant didesnės pradinės kainos, jie yra ekonomiški. Štai ką tai reiškia:

Vos viena milijoninė (1 ppm) putojančios terpės masės dalis gali sukelti pastebimą putojimo poveikį.
Vandens įpylimas padeda juos geriau paskleisti ir geriau veikti
Išmaniosios putų šalinimo strategijos su silikono junginiais gali padidinti našumą 10-20% tokiuose procesuose kaip distiliavimas

Suderinamumas su plačiu pH ir temperatūros diapazonu

Šie putokšliai gerai prisitaiko prie įvairių darbo sąlygų. Jie išlieka stabilūs esant ekstremalioms temperatūroms. 150°C ilgą laiką ir ilgiau 300°C trumpais intervalais. Jie puikiai veikia rūgščioje, neutralioje ir šarminėje aplinkoje. Dėl šio lankstumo jie puikiai tinka įvairiems tikslams - nuo karšto tekstilės dažymo iki šalto maisto apdorojimo.

Cheminis inertiškumas ir nereaktyvumas

Dėl molekulinės struktūros silikono putokšliai pasižymi nuostabiu stabilumu. Si-O jungtis išlieka chemiškai neaktyvi ir nereaguoja su technologinėmis medžiagomis. Tai neleidžia nerimauti dėl produkto užterštumo ar kokybės problemų. Jų nereaktyvus pobūdis padeda patikimai veikti chemiškai sunkioje aplinkoje neprarandant veiksmingumo ir nesukuriant nepageidaujamų šalutinių produktų.

Aplinkosaugos ir teisės aktų laikymasis

silikoninis putų valiklis taip pat blizga saugiai. Bandymai rodo, kad jie netoksiški žmonėms ir gyvūnams, o jų LD50 vertės viršija 34 g/kg. Nuotekų valymui naudojami specialūs silikoniniai putokšliai turi mažas BDS vertes ir beveik neturi įtakos aktyviajam dumblui. Toks saugumo ir gerų eksploatacinių savybių derinys paaiškina, kodėl maisto perdirbimo, farmacijos ir kosmetikos pramonė pritaria šiems junginiams. Jie neabejotinai yra geresni už įprastas alternatyvas reguliuojamose pramonės šakose.

Išvada

Atidžiau pažvelkime į pramonines putų šalinimo priemones, kuriose silikono pagrindo preparatai išsiskiria iš tradicinių alternatyvų. Šie preparatai pasižymi geresnėmis savybėmis dėl savo unikalių cheminių savybių, kurios kontroliuoja putų susidarymą esant nedidelei koncentracijai - vos 1-100 ppm.

Silikono putų šalinimo priemonės duoda rezultatų dėl trijų pagrindinių mechanizmų: mažina paviršiaus įtempimą, suardo putų plokštelę ir sąveikauja su hidrofobiniu silicio dioksidu. Kartu šie mechanizmai sukuria tokį veiksmingumo lygį, kuriam negali prilygti tradiciniai putų antiputai. Silikono junginių cheminis inertiškumas reiškia, kad jie išlieka stabilūs ekstremaliose temperatūrose ir visų pH lygių aplinkoje be šalutinių reakcijų.

Iš pirmo žvilgsnio gali atrodyti, kad įprastinės putų šalinimo priemonės yra pigesnės. Tačiau tikroji kaina yra kitokia. Silikoniniams preparatams reikia daug mažesnių dozių ir jie veikia ilgiau, todėl, nepaisant didesnių pradinių išlaidų, jie yra palankesni biudžetui.

Šie junginiai yra neįtikėtinai universalūs. Jų galima rasti tekstilės apdirbimo, aliejaus gamybos, popieriaus gamybos ir maisto produktų gamybos srityse. Jie puikiai tinka visų tipų taikymams. Štai kodėl procesų inžinieriai dabar renkasi juos kaip geriausią sprendimą, kai sprendžiami putų kontrolės uždaviniai.

Silikoninių putokšlių saugos profilis juos išskiria iš įprastų variantų. Jie netoksiški ir turi teisės aktų leidimus, todėl puikiai tinka jautrioms reikmėms, kai svarbus produkto grynumas. Be abejonės, dėl tokio našumo, efektyvumo, universalumo ir saugos derinio silikoniniai putų šalinimo įtaisai tapo putų kontrolės pramonės standartu.

Kai susiduriate su sunkiomis pramoninio proceso putojimo problemomis, silikoninis putų šalintojas yra patikrintas sprendimas, pagrįstas patikimais cheminiais principais ir sėkmingu naudojimu. Žinant, kaip padidinti našumą iki 10-20% ir kartu išlaikyti aukštą produkto kokybę, jie tampa esminiais įrankiais šiuolaikinėje pramoninėje veikloje.