Šķidrā putu slāpētāja darbības princips: kā tas kontrolē putu veidošanos rūpnieciskās lietojumprogrammās

Galvenie secinājumi

Izpratne par to, kā darbojas šķidrie putu slāpētāji, var pasargāt jūsu rūpnieciskās darbības no dārgiem iekārtu bojājumiem un ražošanas zaudējumiem, ko izraisa nekontrolēta putu veidošanās.

- Šķidrie putu slāpētāji izmanto trīs sastāvdaļas, kas darbojas sinerģijā: hidrofobiski materiāli (piemēram, silīcija dioksīds vai vaski), nesēji (eļļas vai ūdens) un neliels daudzums emulgatoru, lai viela ātri izplatītos un destabilizētu putas gaisa un šķidruma saskares virsmā.

- Četri galvenie putu slāpētāju veidi atbilst dažādām vajadzībām: uz eļļas bāzes — virsmas putu kontrolei, uz ūdens bāzes — ieslēgtā gaisa atbrīvošanai, uz silikona bāzes — divkāršai funkcionalitātei un EO/PO kopolimēri — lietošanai atkarībā no temperatūras.

- Putu veidošanās tiek kontrolēta, izmantojot trīs mehānismus: putu lamelu destabilizēšana, izspiežot virsmas aktīvās vielas, burbuļu pārraušana, veidojot tiltiņus un samazinot mitrumu, kā arī veicinot burbuļu saplūšanu, lai ātri atbrīvotu ieslodzīto gaisu.

- Pareiza putu slāpētāja izvēle novērš iekārtu darbības traucējumus: Ekstrakcijas iekārtās putas var samazināt tvertnes tilpumu par 33% un izraisīt vakuuma motora koroziju, savukārt metālapstrādē tās traucē dzesēšanas un eļļošanas funkcijas.

- Devas lielums atšķiras atkarībā no lietošanas veida: Tipiskās koncentrācijas svārstās no 0,1 līdz 0,31 TP3T lateksa krāsās, no 10 līdz 30 ppm naftas un gāzes atdalīšanā un no 10 līdz 200 ppm notekūdeņu attīrīšanā, atkarībā no putu intensitātes un procesa apstākļiem.

Pareizais šķidrais putu slāpētājs, kas piemērots tieši jūsu konkrētajam rūpnieciskajam procesam, nodrošina iekārtu ilgmūžību, uztur darbības efektivitāti un novērš ražošanas šaurās vietas, ko izraisa ar putām saistītas problēmas.

Putu uzkrāšanās var sabojāt jūsu iekārtas. Ar mazgāšanas līdzekli bagātas putas, sajaucoties ar netīrumiem un šķiedru atliekām, tiek iesūktas putekļsūcēja motoros, aizsprosto gaisa kanālus, izraisa iekšējo detaļu koroziju un samazina sūcējspēku. Šķidrais putu slāpētājs ir ķīmiska piedeva, kas samazina un novērš putu veidošanos rūpnieciskajos procesa šķidrumos. Rūpnieciskajos procesos putas rada nopietnas problēmas, jo tās izraisa defektus virsmas pārklājumos un traucē efektīvu tvertņu pildīšanu. Šīs problēmas visbiežāk novērojam ekstrakcijas iekārtu un automātisko skruberu reģenerācijas tvertnēs, kur putu kontrole kļūst īpaši svarīga. Visbiežāk izmantotie putu slāpētāji ir nešķīstošas eļļas, uz silikona bāzes veidoti putu slāpētāju savienojumi, piemēram, polidimetilsiloksāni, un noteikti spirti. Šajā rakstā mēs izpētīsim, kā darbojas šķidrie putu slāpētāji, to dažādus veidus un pielietojumu dažādās rūpnieciskās darbībās.

Kas ir šķidrie putu slāpētāji un kādas ir to galvenās īpašības

Šķidrais putu slāpētājs sastāv no trim atšķirīgām sastāvdaļām, kas darbojas kopā, lai ierobežotu putu veidošanos. Galvenā sastāvdaļa ir hidrofobais materiāls kas darbojas kā aktīvais elements. Hidrofobajiem materiāliem pieskaitāmi apstrādāts silīcija dioksīds, vaski (sintētiskie vai dabiskie) un silikoni vai to atvasinājumi. Šos hidrofobos materiālus var izmantot atsevišķi vai kombinēt, lai uzlabotu to veiktspēju.

Otrais komponents ir pārvadājumu transportlīdzeklis kas pārnes hidrofobās aktīvās vielas uz hidrofilu sistēmu, kas satur gaisu. Nesējvielas ietver minerāleļļas, augu eļļas un silikoneļļas. Nesējšķidrumam parasti ir zemāks virsmas spiediens nekā putojošajam šķidrumam. Nesējvielas ilgtermiņa stabilitāte sākotnējā šķidrumā nosaka putu kontroles efektivitāti produktos ar pagarinātu glabāšanas termiņu.

Trešais komponents, kas ir emulgators, nodrošinās hidrofobās sastāvdaļas optimālu sadalījumu nesējvielā, vienlaikus atvieglojot putu slāpēšanas līdzekļa izplatīšanos visā šķidrumā. Kā emulgatori tiek izmantoti etoksilēti alkilfenoli un sorbitāna esteri. Mēs samazinām emulgatoru daudzumu līdz minimumam, jo šie savienojumi paši par sevi var veicināt putu veidošanos.

Ķīmiskais sastāvs un virsmas aktivitāte

Putu slāpēšanas līdzekļi darbojas efektīvāk, ja samazinās virsmas spraigums vai fāžu robežspriegums. Silikona bāzes putu slāpētājs satur virsmas aktīvās vielas, kas samazina šķidruma virsmas spraigumu tādā mērā, ka putās esošie gaisa burbuļi sabrūk. Šis virsmas spraiguma samazinājums ļauj putu slāpētājam ātrāk izplatīties pa putu fāžu robežu.

Viskozitātes prasības ātrai uzklāšanai

Zema viskozitāte veicina iesūkšanos un izplatīšanos. Šķidrajam putu slāpētājam jābūt ātram izplatīšanās koeficientam, lai tas izplatītos pa vidi. Bez šīs zemas viskozitātes īpašības putu slāpētājs nevar pietiekami ātri sasniegt gaisa un šķidruma saskares virsmu, kur notiek putu stabilizācija.

Nešķīdība putojošā vidē

Putu slāpētājam jābūt nešķīstošam putojošajā vidē. Putu slāpētāja šķidrajai fāzei jābūt zināmā mērā nesaderīgai vai nešķīstošai attiecībā pret vidi, kurā tā tiek ievadīta. Šī nesaderība ļauj putu slāpētājam veidot pilieniņus, kas ceļas uz virsmu un labi izplatās, pārplīstot burbuļus, vienlaikus neveicinot turpmāku putu veidošanos.

Šķidro putu slāpētāju veidi

Formulētāji izvēlas no četrām galvenajām šķidro putu slāpētāju kategorijām, pamatojoties uz nesējvielu sistēmu un aktīvajām ķīmiskajām vielām, kas nepieciešamas konkrētajiem procesa apstākļiem.

Eļļas bāzes putu slāpētāji ar minerālo vai augu eļļu kā nesēju

Eļļas bāzes preparātos kā nesējvielu izmanto minerāleļļu, augu eļļu vai balto eļļu. Šajos savienojumos ir iekļauts vasks vai hidrofobais silīcija dioksīds, lai uzlabotu to darbības rādītājus. Minerāleļļas varianti nodrošina izcilu putu nomākšanu ūdens bāzes sistēmās. Augu eļļas alternatīvas piedāvā 100% aktīvās vielas saturu, kas lateksa krāsu sistēmās ir efektīvs 0,1–0,3% (masas daļas) koncentrācijā. Augu eļļas preparāti novērš silikona piesārņojuma risku, kas akrila un vinilacetāta sistēmās izraisa krāterveida defektus, „zivsaules” un slāņu savstarpējās saistības traucējumus. Šie putu slāpētāji izceļas ar spēcīgu virsmas putu neitralizēšanas spēju.

Uz ūdens bāzes balstīti putu slāpētāji gaisa atdalīšanai

Uz ūdens bāzes izstrādātie preparāti disperģē dažādas eļļas un vaskus ūdens nesējvielā. Eļļas var būt minerālas vai augu izcelsmes, savukārt vaski sastāv no garo ķēžu taukspirtiem, taukskābju ziepēm vai esteriem. Atšķirībā no eļļas bāzes variantiem, uz ūdens bāzes balstītie putu slāpētāji darbojas kā gaisa noņēmēji un atbrīvo procesa šķidrumos ieslēgto gaisu. Šī īpašība padara tos ideāli piemērotus lietojumiem, kur zemvirsmas gaisa noņemšana ir svarīgāka nekā virsmas putu kontrole.

Pretputošanas līdzekļi uz silikona bāzes

Silikona preparāti satur polimērus ar silīcija pamatstruktūru, kas pieejami kā eļļas vai uz ūdens bāzes veidotas emulsijas. Tipiska silikona pretputošanas emulsija sastāv no 30% polidimetilsiloksāna ūdenī ar modificētām neorganiskām sastāvdaļām. Šie savienojumi disperģē hidrofobu silīcija dioksīdu silikona eļļā. Silikona varianti pilda divkāršu funkciju — samazina virsmas putu veidošanos un vienlaikus atbrīvo ieslēgto gaisu. Tie ir piemēroti arī neūdens putošanas sistēmām, tostarp naftas ieguves un pārstrādes procesos.

EO/PO kopolimēru putu slāpētāji

Etilēna oksīda/propilēna oksīda bloka kopolimēri darbojas, izmantojot apgriezto šķīdības mehānismu. Šie nejoniskie virsmaktīvās vielas saglabā ūdens šķīdību zemās temperatūrās, taču izgulsnās un izplatās uz putu robežvirsmas brīdī, kad procesa temperatūra pārsniedz to duļķošanās punktu. Putu slāpēšana ir atkarīga no attiecības starp virsmas aktīvās vielas duļķošanās punktu un lietošanas temperatūru. Formulētājiem jāizvēlas bloka kopolimēri, kuru duļķošanās punkts ir zemāks par paredzēto lietošanas temperatūru. Šīs 100% aktīvās vielas, kas nesatur silikonu, ir bioloģiski inertas. Tādēļ tās ir droši lietojamas fermentācijas sistēmās.

Kā šķidrie putu slāpētāji ierobežo putu veidošanos

“izplatīšanās veids, kas saistīts ar to, ka saplīsušā burbuļa plēve tiek absorbēta apkārtējā šķidruma plēvē” — Rei Kurita, Asociētais profesors, Tokijas Metropolitāna universitāte

Pēc šķidrā putu slāpētāja pievienošanas procesa šķidrumiem putu kontroli nodrošina trīs mehānismi. Šie mehānismi darbojas kopā, lai likvidētu virsmas putas un iekļautos gaisa burbuļus.

Putu lamelu nestabilizācija gaisa un šķidruma saskares virsmā

Izplatīšanās process rada mehānisku triecienu putu virsmai un destabilizē struktūru. Putu slāpētājs ātrāk izplatās pa putu virsmu, iekļūst lamellās un izjauc putu saistību. Hidrofobā sastāvdaļa izspiež stabilizējošos virsmaktīvos līdzekļus no gaisa un šķidruma saskares virsmas. Šī afinitāte pret gaisa un šķidruma saskares virsmu izjauc gaisa burbuļus un noārda virsmas putas.

Gaisa burbuļu plīšana, izplatoties pa virsmu

Pretputošanas līdzeklis iekļūst burbuļa sienā un, izmantojot tiltu veidošanas mehānismu, izjauc plēves struktūru. Pretputošanas līdzekļa pilieni ar zemu virsmas spraigumu izplešas pāri lamellai un veido nestabilus tiltus. Hidrofobiska daļiņa vai eļļas pilieniņš, kura saskares leņķis pārsniedz 90°, saskarei ar lamellas abām pusēm izraisa atdalīšanos no virsmas. Šķidrums, kas ir saskarsmē ar daļiņu, izliecas uz iekšu, līdz plēves abas puses saskaras un plēve pārplīst. Lamella iztukšojas, veidojoties tiltam, un sasniedz kritisko punktu, kurā tā pārplīst un atbrīvo ieslodzīto gaisu.

Iesaistīto gaisa burbuļu aglomerācija un pacelšanās

Iesūktie gaisa burbuļi apvienojas un veido lielākus burbuļus, kas ātrāk ceļas uz virsmu. Daudzi sīki burbuļi saplūst un, apvienojoties, izkļūst no maisījuma. Putu slāpētājs samazina virsmas spraiguma gradientus. Burbuļu plēves kļūst plānākas un pārplīst noteiktās vietās, atbrīvojot iekšējo gāzi. Šis apvienošanās process, izmantojot piemērotas sajaukšanas metodes, likvidē lielos iesūktos gaisa burbuļus.

Rūpnieciskie pielietojumi un problēmu risināšana

“Mūsu silīcija tehnoloģijas ļauj samazināt eļļas saturu un nodrošina ekonomiskāku dozēšanu, pateicoties to spēcīgajai pastiprinošajai iedarbībai, kas paātrina putu sadalīšanos un uzlabo preparāta efektivitāti.” — Evonik, Vadošais specializēto ķīmisko vielu ražotājs

Rūpniecības uzņēmumi daudzās nozarēs saskaras ar ražošanas zaudējumiem, kas saistīti ar putu veidošanos. Katrai nozarei nepieciešami mērķtiecīgi šķidrie putu slāpētāju risinājumi, kas pielāgoti konkrētajiem procesa apstākļiem.

Putukontrole reģenerācijas tvertnē ekstrakcijas iekārtās

Putas paklāju tīrīšanas iekārtas savākšanas tvertnēs izraisa to, ka pludiņa mehānisms aizveras pārāk agri, un samazina tvertnes tilpumu līdz pat 33%. Pludiņa darbība tiek traucēta, ja to kavē putas, un netīrais šķīdums tiek iesūkts vakuuma motorā. Tas izraisa koroziju un priekšlaicīgu bojājumu. Mēs pievienojam atšķaidītu putu slāpētāju caur savākšanas šļūteni, lai apstrādātu visu putekļsūcēja sistēmu, un pēc tam uzturam koncentrāciju 0,5 līdz 1,0 unces uz katru tvertnes tilpuma galonu.

Dzesēšanas šķidruma un procesa šķidruma putu kontrole

Metālapstrādes dzesēšanas šķidruma putas traucē eļļošanas un dzesēšanas funkcijas. Tās arī palielina sistēmas tilpumu. Viena unce koncentrēta putu slāpētāja pietiek 50 gallonu atšķaidīta dzesēšanas šķidruma apstrādei. Augstspiediena CNC darbībām, kur spiediens pārsniedz 800 psi, nepieciešami speciāli izstrādāti līdzekļi ar zemu putošanas pakāpi.

Papīrfabrika un koksnes celulozes pārstrāde

Silikona emulsijas saglabā savu iedarbību augstā temperatūrā un sārmainos apstākļos. Šādi apstākļi rodas celulozes masas mazgāšanas, iztvaicēšanas un balināšanas posmos. Šie preparāti atbrīvo procesa šķidrumos ieslēgto gaisu un samazina virsmas spraigumu. Brūnās masas mazgāšana ar modificētiem organosilikona savienojumiem samazina ķīmisko vielu pārnesi un balināšanas izmaksas.

Pārtikas pārstrādes un naftas rafinēšanas darbības

Pārtikas nozarei paredzētie putu slāpētāji kontrolē putu veidošanos alus ražošanā, sulu pārstrādē un piena produktu ražošanā, vienlaikus atbilstot FDA noteikumiem. Silikona putu slāpētāji novērš putu veidošanos, lietojot devu 10–30 ppm, eļļas un gāzes atdalīšanas procesā, kā arī novērš šķidruma pārnesi.

Notekūdeņu attīrīšana un hidrauliskās sistēmas

Notekūdeņu putu slāpētāju deva ir 10–200 ppm atkarībā no putu intensitātes. Hidrauliskie putu slāpētāji novērš kavitācijas radītos bojājumus un nodrošina sistēmas efektivitāti un komponentu ilgmūžību.

Secinājums

Mēs esam izpētījuši, kā šķidrie putu slāpētāji samazina putu veidošanos, izmantojot trīs galvenos mehānismus: putu lamelu destabilizēšanu, gaisa burbuļu pārraušanu un burbuļu saplūšanu. Konkrētās procesa prasības nosaka, vai izvēlēties eļļas bāzes, ūdens bāzes, silikona vai EO/PO kopolimēru preparātus. Šie savienojumi aizsargā kritiski svarīgu aprīkojumu ekstrakcijas sistēmās, metālapstrādes uzņēmumos, papīrfabrikās un notekūdeņu attīrīšanas iekārtās. Pareiza putu slāpētāja izvēle un dozēšana novērš aprīkojuma bojājumus, kas var izmaksāt dārgi. Tas arī uzlabo procesa efektivitāti un novērš ražošanas zudumus, ko izraisa nekontrolētas putas.