Објашњен течни дефомер: како контролише пену у индустријским применама

Кључне поруке

Разумевање начина на који дефоамери за течности делују може спасити ваше индустријске операције од скупих оштећења опреме и губитака у производњи изазваних неконтролисаним накупљањем пене.

• Течни дефоамери користе три компоненте које делују заједно.: хидрофобни материјали (као што су силика или воски), носачи (уља или вода) и минималне емулзификаторе за брзо ширење и дестабилизацију пене на интерфејсу ваздух-течност.

• Четири главна типа дефоамера служе различитим потребамана бази уља за контролу површинског пена, на бази воде за отпуштање заосталог ваздуха, на бази силикона за двоструку функцију, и EO/PO кополимери за примене зависне од температуре.

• Контрола пене се одвија кроз три механизма: дестабилизација пенастих ламела истискивањем сурфактанса, пуцање мехурића мостом и деветтингом, и подстицање спајања мехурића ради брзог ослобађања заробљеног ваздуха.

• Правилан избор дефоамера спречава квар опреме.У опреми за екстракцију пена може смањити капацитет резервоара за 33% и изазвати корозију вакуумског мотора, док у обради метала омета функције хлађења и подмазивања.

• Дозирање варира у зависности од примене.Типичне концентрације крећу се од 0,1–0,31 TP3T у латекс бојама, 10–30 ppm у раздвајању уља и гаса и 10–200 ppm у пречишћавању отпадних вода, у зависности од озбиљности пенења и услова процеса.

Правилни течни средство за уклањање пене, прилагођено вашем специфичном индустријском процесу, штити дуговечност опреме, одржава оперативну ефикасност и елиминише производне застоје изазване проблемима са пеном.

Накупљање пене може уништити вашу опрему. Пена богата детергентом, помешана са прљавштином и влакнима, увлачи се у моторе усисивача, зачепљује канале за ваздух, кородира унутрашње делове и смањује снагу усисавања. Течни дефомер је хемијски адитив који смањује и спречава стварање пене у индустријским процесним течностима. Индустријски процеси се суочавају са озбиљним проблемима изазваним пеном која ствара дефекте на површинским премазима и онемогућава ефикасно пуњење контејнера. Ове проблеме најчешће видимо у резервоарима за опоравак екстракционих машина и аутоматских чистача, где контрола пене постаје критична. Најчешћи агенси за уклањање пене укључују нерастворљива уља, силиконске дефоамерске једињења као што су полидиметилсилоксани и одређена алкохола. У овом тексту ћемо истражити како течни дефоамери функционишу, њихове различите типове и примене у индустријским операцијама.

Шта су течни дефоамери и њихове основне особине

Течни дефомер се састоји од три различите компоненте које заједно делују на контролу пене. Главни састојак је хидрофобни материјал који делује као активан елемент. Хидрофобни материјали обухватају третирану силицију, воске (синтетичке или природне) и силиконе или деривате силикона. Ови хидрофоби могу се користити самостално или у комбинацији ради побољшања перформанси.

Друга компонента је превозница који преноси хидрофобне активне супстанце у хидрофилни систем који задржава ваздух. Носиоци укључују минерална уља, биљна уља и силиконска уља. Течност носиоца обично има нижу површинску напетост од пенасти течности. Дугорочна стабилност носиоца у оригиналном течности одређује ефикасност контроле пене у производима са продуженим роком трајања.

Трећа компонента, једна емулгатор, ће обезбедити оптималну расподелу хидрофобне компоненте у носачу уз олакшавање ширења средства за контролу пене кроз течност. Емулзифијери који се користе укључују етоксиловане алкилфеноле и естере сорбитана. Минимализујемо количину емулзифијера јер ови састојци сами по себи могу допринети формирању пене.

Хемијски састав и површинска активност

Агенси за контролу пене боље делују када се смањи површински или међуфазни напон. Дефоамер на силиконској основи садржи површински активне компоненте које смањују површински напон течности до те мере да се ваздушни мехурићи у пени урушавају. Ово смањење површинског напона омогућава дефоамеру да се брже шири преко интерфејса пене.

Захтеви за вискозитет за брзо ширење

Ниска вискозност доприноси продирању и ширењу. Течни дефоамер мора имати висок коефицијент ширења како би се равномерно раширио по медијуму. Без ове карактеристике ниске вискозности, дефоамер не може да достигне интерфејс ваздух-течност где се стабилизација пене одвија довољно брзо.

Нерастворљивост у пенастим медијуму

Дефоамер мора бити нерастворан у пенушавом медијуму. Течна фаза дефоамера мора имати одређени степен неспојивости или нерастворљивости са медијумима у које се уноси. Ова неспојивост омогућава дефоамеру да формира капљице које се подижу на површину и добро се шире, пуцајући мехуриће без доприноса даљем формирању пене.

Типови течних деаеризатора

Формулатори бирају из четири главне категорије течних дефоамера на основу носивог система и активне хемије потребне за специфичне услове процеса.

Деаеризатори на бази уља са носачима од минералног или биљног уља

Формулације на бази уља користе минерално уље, биљно уље или бело уље као носач. Ови састојци укључују восак или хидрофобну силику за побољшање перформанси. Врсте на бази минералног уља пружају одлично сузбијање пене у системима на бази воде. Алтернативе биљним уљима нуде 100% активног садржаја са ефикасношћу од 0.1-0.3% w/w у системима латекс боја. Формулације на бази биљног уља елиминишу ризик од контаминације силиконом који изазива кратерирање, "рибље око" и неуспех адхезије између слојева у акрилним и винил-ацетатним системима. Ови дефоамери су изузетно ефикасни у сузбијању површинске пене.

Водорастворљиви дефоамери за отпуштање заробљеног ваздуха

Водонежне формулације диспергују разна уља и воске у воденом носиоцу. Уља могу бити минерална или биљна, а воскови се састоје од дуголанчаних масних алкохола, сапуна масних киселина или естера. Водоразредиви деаеризатори функционишу као деаератори и ослобађају заробљени ваздух из процесних течности, за разлику од уљаних варијанти. Ова специјализација их чини идеалним за примене у којима је уклањање ваздуха из дубинских слојева важније од контроле површинског пена.

Силиконске дефоамерне смеше

Силиконске формулације садрже полимере са силицијумским кичмама, испоручене као уља или водене емулзије. Типична силиконска антипенајућа емулзија састоји се од 30% полидиметилсилоксана у води са модификованим неорганским компонентама. Ови једињења диспергују хидрофобну силицијум диоксид у силиконском уљу. Силиконске варијанте обављају двоструку функцију: сузбијају површинско пенање и истовремено ослобађају заробљени ваздух. Оне су погодне за неводне пенасте системе, укључујући сирову нафту и рафинеријске процесе.

ЕО/ПО кополимерни дефоамери

Блочни кополимери етилен оксида/пропилен оксида делују према механизму обрнуте растворљивости. Ови нејонски површински активни агенси остају растворљиви у води на ниским температурама, али се таложе и шире на интерфејсу пене када температура процеса пређе њихову тачку облачности. Уклањање пене зависи од односа између тачке облачности површински активног средства и температуре примене. Формулатори треба да одаберу блок кополимере чија тачка облачности пада испод предвиђене температуре примене. Ови активни агенси 100%, без силикона, пружају биолошку инерцију. То их чини безбедним за употребу у ферментационим системима.

Како течни дефоамери контролишу формирање пене

“режим ширења због апсорпције филма разбијеног мехурића у околни филм течности” — Реи Курита, Доцент, Токијски метрополитенски универзитет

Три механизма управљају контролом пене након додавања течног дефоамера у процесне течности. Ови механизми делују заједно како би елиминисали површинску пену и заробљене ваздушне мехуриће.

Дестабилизација пенастих ламела на ваздушно-течној граници

Распрострањивачка акција ствара механички шок на површини пене и дестабилизује њену структуру. Дефоамер се брже шири по површини пене, продире у ламеле и нарушава кохезију пене. Хидрофобни састојак истискује стабилизујуће површински активне супстанце на интерфејсу ваздух-течност. Ова склоност ка површини ваздух-течност пукне ваздушне мехуриће и разграђује површинску пену.

Пуцање ваздушних мехурића кроз површинско ширење

Дефоамер продире у зид мехурића и разбија структуру филма путем мостачког механизма. Антифоам капиле са ниском површинском напетошћу протежу се преко ламеле и формирају нестабилне мостове. Хидрофобна честица или капљица уља са углом контакта већим од 90° изазива деветинг при контакту са обе стране ламеле. Течност у контакту са честицом савија се унутра док обе стране филма не додирну и не пукне. Ламела се испушта док се мост формира и достиже критичну тачку у којој пукне и ослободи заробљени ваздух.

Агломерација и уздизање увучених ваздушних мехурића

Унесене ваздушне мехуриће се агрегирају и формирају веће мехуриће који брже излазе на површину. Више малих мехурића спаја се и излази из смеше путем коалесценције. Дефоамер смањује градијенте површинског напона. Филмови мехурића се танкају и пуцају на одређеним местима, ослобађајући унутрашњи гас. Овај процес коалесценције елиминише велике унесене ваздушне мехуриће уз одговарајуће методе мешања.

Индустријске примене и решавање проблема

“Наше силика технологије омогућавају смањени садржај уља и економичније дозирање, захваљујући снажним појачавајућим ефектима који убрзавају распадање пене и побољшавају ефикасност формулације.” — Евоник, Водећа компанија за специјалне хемикалије

Индустријски оператери суочавају се са губицима у производњи услед пене у више сектора. Сваки од њих захтева циљана течна дефоамерска решења прилагођена специфичним условима процеса.

Контрола пене у резервоару за опоравак у опреми за извлачење

Пена у резервоарима за опоравак екстрактора за тепихе узрокује да механизам за плутање преурањено затвори и смањује капацитет резервоара за до 33%. Рад механизма за плутање не успева када га пена спречи, а прљава раствор се увлачи у вакуумски мотор. То изазива корозију и преурањено хабање. Додајемо разређени дефоамер кроз повратни црево како бисмо третирали цео вакуумски систем, а затим одржавамо 0,5 до 1,0 унци по галону капацитета резервоара.

Управљање пеном хладњака и процесних течности

Пена у течности за хлађење при обради метала омета подмазивање и хлађење. Такође повећава запремину система. Једна унца концентрованог средста за сузбијање пене третира 50 галона разређене течности за хлађење. CNC операције под високим притиском изнад 800 psi захтевају специјализоване формулације са ниском пенастивошћу.

Фабрика папира и прерада дрвне пулпе

Силиконске емулзије остају активне при високим температурама и алкалним условима. Ови услови се јављају у фазама прања пулпе, испаравања и избељивања. Ове формулације уклањају заробљени ваздух и смањују површински напон у процесним растворима. Прање браон пулпе модификованим органoсиликонским једињењима смањује пренос хемикалија и трошкове избељивања.

Операције прераде хране и рафинације уља

Дефоамери прехрамбеног квалитета контролишу пену у пивоварењу, преради сокова и млечним операцијама, придржавајући се прописа FDA. Силиконски антипенски агенси елиминишу пену при дозама од 10–30 ppm приликом раздвајања уља и гаса и спречавају преношење течности.

Пречишћавање отпадних вода и хидраулички системи

Дефоамер за отпадне воде дозира се у количини од 10–200 ppm у зависности од озбиљности пене. Хидраулички антифом спречава оштећења услед кавитације и одржава ефикасност система и дуговечност компоненти.

Закључак

Објаснили смо како течни дефоамери сузбијају пену кроз три основна механизма: дестабилизацију ламела пене, пуцање ваздушних мехурића и подстицање спајања мехурића. Конкретне захтеве процеса одређују хоћемо ли изабрати формулације на бази уља, воде, силикона или EO/PO кополимера. Ови једињења штите критичну опрему у системима за екстракцију, операцијама обраде метала, папирницама и постројењима за пречишћавање отпадних вода. Правилан избор и дозирање дефоамера спречава оштећење опреме које може бити скупо. Такође побољшава перформансе процеса и елиминише губитке у производњи које изазива неконтролисана пена.