Apie skystą putų slopintuvą: kaip jis kontroliuoja putų susidarymą pramoninėse srityse

Pagrindinės išvados

Supratimas, kaip veikia skystieji putų slopintuvai, gali apsaugoti jūsų pramoninę veiklą nuo brangiai kainuojančių įrangos gedimų ir gamybos nuostolių, kuriuos sukelia nekontroliuojamas putų susidarymas.

- Skystuose putų slopintuvuose naudojami trys tarpusavyje sąveikaujantys komponentai: hidrofobinės medžiagos (pavyzdžiui, silicio dioksidas ar vaškai), nešikliai (aliejai ar vanduo) ir nedidelis kiekis emulsiklių, kurie užtikrina greitą pasiskirstymą ir destabilizuoja putas oro ir skysčio sąsajoje.

- Keturi pagrindiniai putų slopintuvų tipai tenkina skirtingus poreikius: aliejiniai – paviršiaus putų kontrolei, vandens pagrindo – įtraukto oro išlaisvinimui, silikoniniai – dvigubai veikimui, o EO/PO kopolimerai – temperatūrai jautriems taikymams.

- Putų susidarymas reguliuojamas trimis mechanizmais: destabilizuojant putų lameles, išstumiant paviršinio aktyvumo medžiagas, trankant burbuliukus, suformuojant tiltelius ir pašalinant drėgmę, bei skatinant burbuliukų susijungimą, kad įstrigęs oras būtų greitai išleistas.

- Tinkamas putų slopintuvo pasirinkimas padeda išvengti įrangos gedimų: Ekstrahavimo įrangoje putos gali sumažinti rezervuaro talpą 33% ir sukelti vakuuminio variklio koroziją, o metalo apdirbimo procesuose jos trukdo aušinimo ir tepimo funkcijoms.

- Dozė priklauso nuo naudojimo paskirties: Įprastos koncentracijos svyruoja nuo 0,1 iki 0,31 TP3T latekso dažuose, nuo 10 iki 30 ppm naftos ir dujų atskyrimo procesuose ir nuo 10 iki 200 ppm nuotekų valymo procesuose, priklausomai nuo putojimo intensyvumo ir proceso sąlygų.

Tinkamas skystasis putų slopintuvas, pritaikytas būtent jūsų pramoniniam procesui, užtikrina įrangos ilgaamžiškumą, palaiko veiklos efektyvumą ir pašalina su putomis susijusių problemų sukeliamus gamybos trukdžius.

Putos gali sugadinti jūsų įrangą. Ploviklio turtingos putos, susimaišiusios su nešvarumais ir pūkelių likučiais, įsiurbiamos į dulkių siurblių variklius, užkemša oro kanalus, ardo vidines dalis ir sumažina siurbimo galią. Skystas putų slopintuvas – tai cheminis priedas, kuris mažina ir užkerta kelią putų susidarymui pramoniniuose procesiniuose skysčiuose. Pramoniniai procesai susiduria su rimtomis problemomis dėl putų, kurios sukelia paviršiaus dangų defektus ir trukdo efektyviai užpildyti talpyklas. Šias problemas dažniausiai pastebime ekstrahavimo mašinų ir automatinių plovimo mašinų surinkimo rezervuaruose, kur putų kontrolė tampa ypač svarbi. Dažniausiai naudojami putų slopintuvai yra netirpūs aliejai, silikono pagrindu pagaminti putų slopintuvų junginiai, pavyzdžiui, polidimetilsiloksanai, ir tam tikri alkoholiai. Šiame straipsnyje aptarsime, kaip veikia skystieji putų slopintuvai, kokie yra jų tipai ir kaip jie naudojami pramonės procesuose.

Kas yra skystieji putų slopintuvai ir kokios yra jų pagrindinės savybės

Skystas putų slopintuvas susideda iš trijų skirtingų komponentų, kurie veikia kartu, siekdami sumažinti putojimą. Pagrindinė sudedamoji dalis yra hidrofobinė medžiaga kuris veikia kaip aktyvusis elementas. Hidrofobinės medžiagos apima apdorotą siliką, vaškus (sintetinius arba natūralius) bei silikonus ar silikono darinius. Šios hidrofobinės medžiagos gali būti naudojamos atskirai arba derinamos tarpusavyje, siekiant pagerinti savybes.

Antrasis komponentas yra transporto priemonė kuris perkelia hidrofobines veikliąsias medžiagas į hidrofilinę sistemą, kurioje laikomas oras. Nešikliai apima mineralines alyvas, augalinės kilmės alyvas ir silikonines alyvas. Nešiklio skysčio paviršiaus įtempimas paprastai yra mažesnis nei putojančio skysčio. Nešiklio ilgalaikis stabilumas pradiniame skystyje lemia putų kontrolės veiksmingumą produktuose, kurių galiojimo laikas yra ilgesnis.

Trečiasis komponentas, t. y. emulsiklis, užtikrins optimalų hidrofobinio komponento pasiskirstymą nešiklyje ir palengvins putų slopinimo medžiagos pasiskirstymą skystyje. Naudojami emulsikliai – etoksilinti alkilfenoliai ir sorbitano esteriai. Emulsiklių kiekį sumažiname iki minimumo, nes šie junginiai patys gali prisidėti prie putų susidarymo.

Cheminė sudėtis ir paviršiaus aktyvumas

Putos slopinimo priemonės veikia geriau, kai sumažėja paviršiaus įtempimas arba tarpfazinis įtempimas. Silikoninis putų slopintuvas sudėtyje turi paviršiaus aktyviųjų medžiagų, kurios sumažina skysčio paviršiaus įtempimą tiek, kad putose esančios oro burbuliukai susitraukia. Dėl šio paviršiaus įtempimo sumažėjimo putų slopintuvas greičiau pasiskirsto per putų ir skysčio ribą.

Klampumo reikalavimai, užtikrinantys greitą pasiskirstymą

Mažas klampumas palengvina įsiskverbimą ir pasiskirstymą. Skystasis putų slopintuvas turi pasižymėti greitu pasiskirstymo koeficientu, kad galėtų pasiskirstyti po visą terpę. Be šios mažo klampumo savybės putų slopintuvas negali pakankamai greitai pasiekti oro ir skysčio sąsajos, kurioje vyksta putų stabilizavimas.

Netirpumas putojančioje terpėje

Putos slopintuvas turi būti netirpstantis putojančioje terpėje. Putos slopintuvo skystoji fazė turi būti tam tikru mastu nesuderinama arba netirpi su terpe, į kurią ji patenka. Dėl šio nesuderinamumo putos slopintuvas gali sudaryti lašelius, kurie pakyla į paviršių ir gerai pasiskirsto, sprogdindami burbuliukus, tačiau neskatindami tolesnio putojimo.

Skystųjų putų slopintuvų rūšys

Formulių kūrėjai renkasi iš keturių pagrindinių skystųjų putų slopintuvų kategorijų, atsižvelgdami į nešiklio sistemą ir aktyviąsias chemines medžiagas, reikalingas konkrečioms technologinėms sąlygoms.

Aliejiniai putų slopintuvai su mineraliniais arba augaliniais aliejais kaip nešikliais

Aliejinėse formulėse kaip nešiklis naudojamas mineralinis aliejus, augalinis aliejus arba baltasis aliejus. Šių mišinių sudėtyje yra vaško arba hidrofobinio silicio dioksido, skirto savybėms pagerinti. Mineralinio aliejaus variantai užtikrina puikų putų slopinimą vandens pagrindu pagamintose sistemose. Augalinių aliejų alternatyvos siūlo 100% aktyviosios medžiagos kiekį, kurio veiksmingumas latekso dažų sistemose yra 0,1–0,3% (masės dalis). Augalinių aliejų preparatai pašalina silikono užteršimo riziką, kuri akrilo ir vinilacetato sistemose sukelia kraterių susidarymą, „žuvies akies“ efektą ir sluoksnių tarpusavio sukibimo sutrikimus. Šie putų slopintuvai puikiai pašalina paviršiaus putas.

Vandens pagrindu pagaminti putų slopintuvai, skirti įtraukto oro išlaisvinimui

Vandeninės sudėties preparatai išsklaido įvairius aliejus ir vaškus vandeniniame nešiklyje. Aliejai gali būti mineraliniai arba augaliniai, o vaškai susideda iš ilgos grandinės riebalų alkoholių, riebalų rūgščių muilų arba esterių. Vandens pagrindu pagaminti putų slopintuvai, skirtingai nei aliejiniai variantai, veikia kaip deaeratoriai ir iš procesinių skysčių išskiria į juos patekusį orą. Dėl šios savybės jie idealiai tinka tiems atvejams, kai svarbiau pašalinti po paviršiumi esantį orą nei kontroliuoti paviršiaus putas.

Silikono pagrindu pagaminti putų slopintuvai

Silikoninės kompozicijos sudėtyje yra polimerų su silicio pagrindu, kurie tiekiami aliejų arba vandens pagrindu pagamintų emulsijų pavidalu. Tipinė silikoninė putų slopinančioji emulsija susideda iš 30% polidimetilsiloksano vandenyje su modifikuotais neorganiniais komponentais. Šie junginiai dispersuoja hidrofobinę siliką silikoniniame aliejuje. Silikoniniai preparatai atlieka dvejopą funkciją: slopina paviršiaus putojimą ir išlaisvina įstrigusius oro burbuliukus. Jie tinka naudoti nevandeninėse putojančiose sistemose, įskaitant žalios naftos gavybos ir perdirbimo procesus.

EO/PO kopolimerų putų slopintuvai

Etilenoksido ir propilenoksido blokiniai kopolimerai veikia pagal atvirkštinio tirpumo mechanizmą. Šie nejoniniai paviršinio aktyvumo agentai išlieka tirpūs vandenyje žemose temperatūrose, tačiau nusėda ir pasiskirsto putų ribiniame sluoksnyje, kai proceso temperatūra viršija jų drumstumo tašką. Putos slopinimas priklauso nuo paviršinio aktyvumo medžiagos drumstumo taško ir naudojimo temperatūros santykio. Formulių kūrėjai turėtų rinktis blokinius kopolimerus, kurių drumstumo taškas yra žemesnis už numatytą naudojimo temperatūrą. Šios aktyvios, silikono neturinčios medžiagos 100% pasižymi biologiniu inertiškumu. Dėl to jas saugu naudoti fermentacijos sistemose.

Kaip skystieji putų slopintuvai reguliuoja putų susidarymą

“plitimo būdas, kai suskilusio burbulo plėvelė įsigeria į aplinkinę skysčio plėvelę” — Rei Kurita, Asocijuotas profesorius, Tokijo metropolijos universitetas

Putos slopinimą po skysto putų slopiklio įmaišymo į technologinius skysčius lemia trys mechanizmai. Šie mechanizmai veikia kartu, kad pašalintų paviršiaus putas ir įtrauktus oro burbuliukus.

Putų lamelių destabilizacija oro ir skysčio sąsajoje

Išsiskirstymo procesas sukelia mechaninį smūgį putų paviršiui ir destabilizuoja jų struktūrą. Putų slopintuvas greičiau pasiskirsto po putų paviršių, įsiskverbia į lameles ir sutrikdo putų sanglaudą. Hidrofobinis komponentas išstumia stabilizuojančias paviršinio aktyvumo medžiagas iš oro ir skysčio sąsajos. Šis prisirišimas prie oro ir skysčio sąsajos paviršiaus suardo oro burbuliukus ir suskaido paviršiaus putas.

Oro burbuliukų trūkimas dėl plitimo paviršiumi

Putos slopintuvas įsiskverbia į burbulo sienelę ir, veikdamas tiltelio mechanizmu, suardo plėvelės struktūrą. Mažo paviršiaus įtempimo putų slopintuvo lašeliai ištempia plėvelę per lamelių plokštelę ir suformuoja nestabilius tiltelius. Hidrofobinė dalelė arba aliejaus lašelis, kurio sąlyčio kampas didesnis nei 90°, susiliečia su abiem plėvelės pusėmis ir sukelia drėgmės pašalinimą. Skystis, liečiantis dalelę, išlinksta į vidų, kol abi plėvelės pusės susiliečia ir plyšta. Plėvelė ištuštėja, kai susidaro tiltelis, ir pasiekia kritinį tašką, kuriame ji plyšta ir išleidžia įstrigusį orą.

Įtraukto oro burbuliukų aglomeracija ir kilimas

Įtraukti oro burbuliukai susilieja ir sudaro didesnius burbuliukus, kurie greičiau kyla į paviršių. Daugybė mažų burbuliukų susilieja ir, susijungdami, išsiskiria iš mišinio. Putų slopintuvas sumažina paviršiaus įtempimo gradientus. Burbuliukų plėvelės išplonėja ir trūksta tam tikrose vietose, išlaisvindamos viduje esantį dujas. Šis susijungimo procesas, taikant tinkamus maišymo metodus, pašalina didelius įtrauktus oro burbuliukus.

Pramoninis pritaikymas ir problemų sprendimas

“Mūsų silicio dioksido technologijos leidžia sumažinti aliejaus kiekį ir užtikrinti ekonomiškesnį dozavimą, nes jų galingas stiprinamasis poveikis pagreitina putų išsisklaidymą ir padidina preparato veiksmingumą.” — „Evonik“, Pirmaujanti specialiųjų cheminių medžiagų įmonė

Pramonės įmonės daugelyje sektorių susiduria su gamybos nuostoliais, susijusiais su putomis. Kiekvienam iš jų reikalingi tiksliniai skystieji putų slopintuvai, pritaikyti prie konkrečių technologinių sąlygų.

Putų kontrolė atkūrimo rezervuare ištraukimo įrangoje

Putos kilimų valymo mašinos surinkimo rezervuaruose priverčia plūdės mechanizmą užsidaryti per anksti ir sumažina rezervuaro talpą iki 33%. Plūdės veikimas sutrinka, kai jai trukdo putos, ir nešvarus tirpalas patenka į siurbimo variklį. Tai sukelia koroziją ir priešlaikinį gedimą. Per surinkimo žarną įpilame praskiesto putų slopiklio, kad apdorotume visą dulkių siurbimo sistemą, o vėliau palaikome 0,5–1,0 uncijos kiekį vienam galonui rezervuaro talpos.

Aušinimo skysčių ir technologinių skysčių putų valdymas

Metalo apdirbimo aušinimo skysčio putos trukdo tepalavimo ir aušinimo funkcijoms. Be to, jos padidina sistemos tūrį. Viena uncija koncentruoto putų slopintuvo pakanka 50 galonų praskiesto aušinimo skysčio. Aukšto slėgio CNC operacijoms, kai slėgis viršija 800 psi, reikalingos specialios mažai putojančios formulės.

Popieriaus fabrikas ir medienos plaušienos perdirbimas

Silikoninės emulsijos išlieka aktyvios esant aukštai temperatūrai ir šarminėms sąlygoms. Tokios sąlygos susidaro popieriaus masės plovimo, garinimo ir balinimo etapuose. Šios formulės pašalina įtrauktą orą ir sumažina technologinių skysčių paviršiaus įtempimą. Rudosios masės plovimas modifikuotais organosilikoniniais junginiais sumažina cheminių medžiagų pernešimą ir balinimo sąnaudas.

Maisto perdirbimo ir naftos perdirbimo veikla

Maistui skirti putų slopintuvai padeda kontroliuoti putų susidarymą alaus gamybos, sulčių perdirbimo ir pieno perdirbimo procesuose, tuo pačiu atitinkant FDA reikalavimus. Silikoniniai putų slopintuvai, naudojami 10–30 ppm dozėmis aliejaus ir dujų atskyrimo procesuose, pašalina putas ir užkerta kelią skysčių pernešimui.

Nuotekų valymo ir hidraulikos sistemos

Nuotekų putų slopintuvai dozuojami 10–200 ppm koncentracija, priklausomai nuo putų intensyvumo. Hidrauliniai putų slopintuvai apsaugo nuo kavitacijos sukeliamų pažeidimų ir užtikrina sistemos efektyvumą bei komponentų ilgaamžiškumą.

Išvada

Mes išnagrinėjome, kaip skystieji putų slopintuvai mažina putų susidarymą, veikdami trimis pagrindiniais mechanizmais: destabilizuodami putų lameles, trūkdydami oro burbuliukus ir skatindami burbuliukų susijungimą. Konkretūs proceso reikalavimai lemia, ar pasirinksime aliejinius, vandens pagrindo, silikoninius ar EO/PO kopolimerų preparatus. Šie junginiai apsaugo svarbią įrangą ekstrahavimo sistemose, metalo apdirbimo įmonėse, popieriaus fabrikuose ir nuotekų valymo įrenginiuose. Tinkamas putų slopintuvo pasirinkimas ir dozavimas padeda išvengti įrangos sugadinimo, kuris gali brangiai kainuoti. Be to, tai pagerina proceso našumą ir pašalina gamybos nuostolius, kuriuos sukelia nekontroliuojamos putos.