Reaktionsmekanism för skumdämpare
◆◆ Skumdämpningsprocessen av polysiloxaner i oljesystem har studerats. De fotograferade kontinuerligt skumsystemet i 1/1000-dels sekund och förstorade bilderna 100 gånger. Ett schematiskt diagram av fyra på varandra följande fotografier visar att när en liten droppe silikonoljeskumdämpare når bubbelfilmen, gör det att bubbelytan spricker och smälter samman till en större bubbla. Från den första till den tredje droppen smälter fyra bubblor samman till en stor bubbla, och bubbelfilmen förtunnas. Slutligen separeras gasen och vätskan snabbt och den stora bubblan försvinner. Bubblan som spricker slutar vid den fjärde droppen. Detta förklarar objektivt varför en enda droppe skumdämpare gör att en serie bubblor spricker. När skumdämparen fäster vid bubbelfilmen och penetrerar bubbelfilmsvätskan, minskar den ytspänningen avsevärt vid den punkten. Eftersom den aktiva ingrediensen i skumdämparen har låg löslighet i vatten i ett vattensystem, är minskningen av ytspänningen begränsad till det lokala området av bubbelfilmen, medan ytspänningen runt bubbelfilmen förblir nästan oförändrad. Området med reducerad ytspänning dras kraftigt och förlängs utåt, vilket så småningom leder till att skum sprängs. Skumdämpare kan störa skumfilmens elasticitet, vilket gör att bubblor spricker. Eftersom ytaktiva ämnen adsorberade på ytan av skumfilmen minskar ytspänningen, under lokaliserat tryck, tunnas skumfilmen ut på den plats, medan ytspänningen ökar på grund av uttunningen av det ytaktiva medlet. Det är denna skillnad i ytspänning mellan den nybildade ytan och den ursprungliga ytan som gör att skumfilmen kan återfå sin elasticitet när den förtunnas under yttre påverkan, vilket förhindrar att den spricker och därmed stabiliserar skummet. Om vi försöker störa denna elasticitet kan vi störa skummets stabilitet. Vissa experter tror att skumdämpares funktion är att störa skumfilmens elasticitet. När skumdämpare läggs till ett skumsystem diffunderar de mot gas-vätskegränsytan, vilket gör det svårt för de ytaktiva medlen med skum-stabiliserande egenskaper att återställa filmens elasticitet. Skumdämpare kan främja vätskedränering och på så sätt få bubblor att spricka. Att tillsätta ämnen som påskyndar vätskedräneringen (skumdämpare) kan skumdämpa. Om skumfilmen är tjock tar dräneringsprocessen till 30-40 nm längre tid, och skumfilmen har en starkare självläkande effekt och bättre elasticitet. Därför har tjockare skumfilmer en längre livslängd och skumdräneringshastigheten återspeglar skummets stabilitet. En snabb dräneringshastighet för vätskefilm gör att filmen tunnar ut, vilket så småningom gör att skummet spricker. Tillsats av hydrofoba fasta partiklar kan också orsaka att bubblor sprängs i skummande vattensystem. Enbart tillsats av hydrofob kiseldioxid (dvs hydrofob pyrogen kiseldioxid) partiklar har en skumdämpande effekt. De hydrofoba pyrogen kiseldioxidpartiklarna attraherar de hydrofoba ändarna av ytaktiva ämnen på bubbelytan, omvandlar de hydrofoba partiklarna till hydrofila partiklar och går in i vattenfasen, vilket fullbordar skumdämpningsprocessen. Dessa hydrofoba fasta kiseldioxidpartiklar är i allmänhet pyrogen kiseldioxidpartiklar behandlade med metylsilikonolja, silazan eller DMC. De penetrerar lokalt bubbelytan, vilket minskar den lokala ytspänningen. I kombination med effekten av de fasta partiklarna är det som en nålspets som genomborrar bubblan och påskyndar dess sprängning. Därför har skumdämpare som innehåller hydrofob pyrogen kiseldioxid i allmänhet en bättre skumdämpande effekt. Solubiliserande och skum-främjande ytaktiva ämnen kan också orsaka att bubblor spricker. Vissa låg-molekylära-ämnen som kan blandas ordentligt med lösningen kan solubilisera det ytaktiva ämnet i bubblan, vilket minskar dess effektiva koncentration. Låg-ämnen med denna effekt, såsom alkoholer som oktanol, etanol och propanol, minskar inte bara koncentrationen av ytaktiva ämnen på ytskiktet utan löses också upp i det ytaktiva adsorptionsskiktet, vilket minskar tätheten mellan ytaktiva molekyler och därmed försvagar skumstabiliteten.
Elektrolyter bryter ner det dubbla skiktet av ytaktivt ämne, vilket gör att bubblor spricker. För skummande vätskor som förlitar sig på interaktionen av det ytaktiva dubbla skiktet för att ge stabilitet, kan tillsats av vanliga elektrolyter bryta ner det ytaktiva dubbla skiktet och därmed avskumma.
◆◆ Sammansättning av skumdämpare
Aktiva ingredienser
Funktion: Skumdämpande, minskar ytspänningen; Representanter: Silikonolja, polyetrar, högre alkoholer, mineralolja, vegetabilisk olja, etc.
Emulgeringsmedel
Funktion: Dispergerar aktiva ingredienser till små partiklar, underlättar dispergering i vatten och förbättrar skumdämpande och skumdämpande-effekter. Representanter: Nonylfenol polyoxietyleneter, tvålsalt, OP-serien, Tween-serien, Span-serien, etc. Bärare
Funktion: Underlättar bindningen mellan bäraren och skumningssystemet, underlättar spridningen i skumsystemet och kombinerar de två. Dess låga ytspänning hjälper till att dämpa skum och minskar kostnaderna. Representativa exempel: andra lösningsmedel än vatten, såsom alifatiska kolväten, aromatiska kolväten och syre-innehållande lösningsmedel.
Emulgeringsmedel
Funktion: Förbättrar emulgering. Representativa exempel: Dispergeringsmedel (hydrofob kiseldioxid, etc.); Förtjockningsmedel (CMC, polyetyleneter, etc.).
◆◆Hur man väljer en skumdämpare
◆◆ Olöslig eller svårlöslig i skummande vätska
För att bryta skum bör skumdämparen koncentreras och fokuseras på skumfilmen. För skumdämpare bör denna koncentration ske omedelbart; för skumdämpande medel bör detta tillstånd bibehållas kontinuerligt. Därför är skumdämpare övermättade i den skummande vätskan; endast olösliga eller svårlösliga medel når lätt övermättnad. Olösliga eller svårlösliga medel aggregerar lätt vid gas-vätskegränsytan, koncentreras lätt på skumfilmen och kan fungera effektivt vid lägre koncentrationer. För skumdämpare som används i vattensystem måste de aktiva beståndsdelarnas molekyler vara starkt hydrofoba och svagt hydrofila, med ett HLB-värde i intervallet 1,5-3 för optimal effekt. Ytspänningen måste vara lägre än den för den skummande vätskan.
Endast när de intermolekylära krafterna hos skumdämparen är svaga och ytspänningen är lägre än den för den skummande vätskan kan skumdämparpartiklarna penetrera och spridas på skumfilmen. Det är viktigt att notera att ytspänningen för den skummande vätskan inte är lösningens ytspänning, utan snarare ytspänningen för den skummande-stödjande lösningen. En viss grad av affinitet med den skummande vätskan är nödvändig.
Eftersom skumdämpningsprocessen i huvudsak är en konkurrens mellan hastigheten för skumkollaps och hastigheten för skumbildning, måste skumdämparen kunna dispergera snabbt i den skummande vätskan för att utöva sin effekt snabbt över ett brett område. För snabb diffusion måste den aktiva ingrediensen i skumdämparen ha en viss grad av affinitet med den skummande vätskan. Om den aktiva ingrediensen är för affinitet kommer den att lösas upp; om den är för hydrofob blir den svår att skingra. Endast när affiniteten och hydrofobiciteten är lämpliga blir effekten god.
Reagera inte kemiskt med skummande vätska.
Om en skumdämpare reagerar med en skummande vätska kommer den att förlora sin effektivitet och kan producera skadliga ämnen som påverkar mikrobiell tillväxt. Låg volatilitet och lång-verkan.
Bestäm först i vilket system skumdämparen ska användas: är den vattenbaserad- eller oljebaserad-? Till exempel, inom jäsningsindustrin krävs olje-baserade skumdämpare som polyeter-modifierad silikon eller polyeter-baserade skumdämpare. I den vattenbaserade-beläggningsindustrin behövs vatten-baserade skumdämpare eller silikondämpare. Efter att ha valt en skumdämpare, jämför doseringen och överväg priset för att bestämma den mest lämpliga och ekonomiska produkten.
◆◆ Dosering av skumdämpare
Det finns många typer av skumdämpare, och den nödvändiga dosen varierar beroende på typ.
Alkohol-baserade skumdämpare: Doseringen av alkohol-baserade skumdämpare ligger i allmänhet inom 0,01–0,10 %.
Olje-baserade skumdämpare: Den tillsatta mängden olje-baserade skumdämpare är mellan 0,05-2 %, medan mängden för fettsyraester-skumdämpare är mellan 0,002-0,2 %.
Amidskumdämpare: Amidskumdämpare är relativt effektiva och tillsatsmängden ligger i allmänhet inom 0,002-0,005 %.
Fosforsyradämpare: Fosforsyradämpare används oftast i fibrer och smörjoljor, med en tillsatsmängd mellan 0,025-0,25 %.
Aminskumdämpare: Aminskumdämpare används huvudsakligen vid fiberbearbetning, med en tillsatsmängd på 0,02-2%.
Eterskumdämpare: Eterskumdämpare används i stor utsträckning vid papperstillverkning, tryckning och färgning och rengöring, med en tillsatsmängd på 0,025-0,25 %.
◆◆Fördelar och nackdelar med skumdämpare
**Ekologiska silikondämpare:** Dessa skumdämpare är lättillgängliga och relativt billiga. Trots sitt låga pris är de mycket effektiva, erbjuder snabb skumdämpare, långvarig skumdämpning och är icke-toxiska och ofarliga, vilket gör dem till en bra skumdämpare för de flesta industriella applikationer. De är också väldigt lätta att använda. De är dock inte lätta att lagra, är benägna att försämras och är inkompatibla med vissa system.
**Polyeterskumdämpare:** Polyeterskumdämpare är relativt den mest stabila typen, med god kompatibilitet med de flesta system. De är mest stabila bland skumdämpartyper och klarar i princip alla typer av skum. Deras skumdämpningstid är starkare än för organosilikonskumdämpare, men deras skumdämpningshastighet är relativt långsam.
**Högalkoholskumdämpare:** Dessa är relativt effektiva skumdämpare; vissa svåra-att-avlägsna skum kan elimineras med skumdämpare med hög alkoholhalt.
**Silikondämpare:** Dessa kan både eliminera och hämma skumbildning, vilket gör dem till en av de få skumdämpare som i grunden kan lösa industriella skumproblem.
**Polyeter-Modifierad silikon:** Detta kombinerar fördelarna med de två föregående typerna av skumdämpare och är icke-giftigt och ofarligt, vilket gör det till en kostnadseffektiv-produkt.
