Vahuvastaste ainete reaktsioonimehhanism
◆◆ Uuritud on polüsiloksaanide vahutamisprotsessi õlisüsteemides. Nad pildistasid vahtsüsteemi pidevalt 1/1000 sekundiga, suurendades pilte 100 korda. Nelja järjestikuse foto skemaatiline diagramm näitab, et kui väike silikoonõli vahueemaldi tilk jõuab mullikile, põhjustab see mulli pinna rebenemise ja sulandumise suuremaks mulliks. Esimesest kuni kolmanda tilgani ühinevad neli mulli üheks suureks mulliks ja mullikile õheneb. Lõpuks eralduvad gaas ja vedelik kiiresti ning suur mull kaob. Mulli lõhkemine lõpeb neljanda tilgaga. See selgitab objektiivselt, miks üks tilk vahueemaldajat põhjustab mullide lõhkemise. Kui vahueemaldaja kleepub mullikile ja tungib läbi mullikile vedeliku, vähendab see oluliselt pindpinevust sellel hetkel. Kuna vahutamisvastase toimeaine lahustuvus vees on vesisüsteemis madal, piirdub pindpinevus mullkile lokaalse alaga, samal ajal kui mullikile ümbritsev pindpinevus jääb peaaegu muutumatuks. Vähendatud pindpinevusega ala tõmmatakse tugevalt välja ja sirutub väljapoole, mis viib lõpuks vahu lõhkemiseni. Vahueemaldajad võivad vahtkile elastsust häirida, põhjustades mullide lõhkemist. Kuna vahtkile pinnale adsorbeeritud pindaktiivsed ained vähendavad pindpinevust, siis lokaliseeritud rõhu all vahukile õheneb selles kohas, samas kui pindpinevus suureneb pindaktiivse aine hõrenemise tõttu. Just see pindpinevuste erinevus vastmoodustunud pinna ja algse pinna vahel võimaldab vahtplastkilel taastada oma elastsuse, kui see välismõjude mõjul õheneb, vältides selle lõhkemist ja stabiliseerides seega vahtu. Kui proovime seda elastsust häirida, võime häirida vahu stabiilsust. Mõned eksperdid usuvad, et vahueemaldajate ülesanne on vahtkile elastsuse häirimine. Kui vahusüsteemile lisatakse vahueemaldajad, hajuvad need gaasi{18}}vedeliku liidese suunas, muutes vahtstabiliseerivate omadustega pindaktiivsetel ainetel kile elastsuse taastamise keeruliseks. Vahustajad võivad soodustada vedeliku äravoolu, põhjustades mullide lõhkemist. Vedeliku äravoolu kiirendavate ainete (vahueemaldajad) lisamine võib vahust eemaldada. Kui vahtkile on paks, võtab äravooluprotsess 30-40 nm-ni kauem aega ning vahtkilel on tugevam isetervendav toime ja parem elastsus. Seetõttu on paksematel vahtkiledel pikem eluiga ning vahu äravoolu kiirus peegeldab vahu stabiilsust. Kiire vedela kile äravoolu kiirus õhestab kilet, põhjustades lõpuks vahu lõhkemise. Hüdrofoobsete tahkete osakeste lisamine võib põhjustada ka mullide lõhkemist vahutavates veesüsteemides. Ainuüksi hüdrofoobse ränidioksiidi (st hüdrofoobse ränidioksiidi) osakeste lisamisel on vahutamist eemaldav toime. Hüdrofoobsed suitsutatud ränidioksiidi osakesed tõmbavad mulli pinnale pindaktiivsete ainete hüdrofoobsed otsad, muutes hüdrofoobsed osakesed hüdrofiilseteks osakesteks ja sisenedes vesifaasi, viies sellega vahutamisprotsessi lõpule. Need hüdrofoobsed ränidioksiidi tahked osakesed on tavaliselt suitsutatud ränidioksiidi osakesed, mida on töödeldud metüülsilikooniõli, silasaani või DMC-ga. Need tungivad lokaalselt läbi mulli pinna, vähendades kohalikku pindpinevust. Koos tahkete osakeste mõjuga on see nagu nõelaots, mis läbistab mulli, kiirendades selle lõhkemist. Seetõttu on hüdrofoobset aurustunud ränidioksiidi sisaldavad vahueemaldajad üldiselt parema vahutõrjeefektiga. Lahustuvad ja vahtu tekitavad pindaktiivsed ained võivad samuti põhjustada mullide lõhkemist. Mõned madala molekulmassiga ained, mis võivad lahusega põhjalikult seguneda, võivad pindaktiivse aine mullis lahustada, vähendades selle efektiivset kontsentratsiooni. Sellise toimega madala molekulmassiga ained, nagu alkoholid, nagu oktanool, etanool ja propanool, mitte ainult ei vähenda pindaktiivse aine kontsentratsiooni pinnakihis, vaid lahustuvad ka pindaktiivse aine adsorptsioonikihti, vähendades pindaktiivse aine molekulide vahelist tihedust ja seega nõrgestades vahu stabiilsust.
Elektrolüüdid lõhustavad pindaktiivse aine topeltkihi, põhjustades mullide lõhkemise. Vahutavate vedelike puhul, mis sõltuvad stabiilsuse tagamiseks pindaktiivse aine topeltkihi koostoimest, võib tavaliste elektrolüütide lisamine lõhustada pindaktiivse aine topeltkihi ja seega vahutada.
◆◆Vahutõrjevahendite koostis
Aktiivsed koostisosad
Funktsioon: vahu eemaldamine, pindpinevuse vähendamine; Esindajad: Silikoonõli, polüeetrid, kõrgemad alkoholid, mineraalõli, taimeõli jne.
Emulgaatorid
Funktsioon: hajutab aktiivsed koostisosad väikesteks osakesteks, hõlbustades vees dispergeerumist ning parandades vahutamis- ja vahutamis{0}}efekte. Esindajad: Nonüülfenoolpolüoksüetüleen eeter, seebisoolad, OP-seeria, Tween-seeria, Span-seeria jne. Kandja
Funktsioon: hõlbustab kandja ja vahustamissüsteemi vahelist sidet, hõlbustab hajumist vahustamissüsteemis ja ühendab need kaks. Selle madal pindpinevus aitab summutada vahtu ja vähendab kulusid. Tüüpilised näited: muud lahustid peale vee, nagu alifaatsed süsivesinikud, aromaatsed süsivesinikud ja hapnikku -sisaldavad lahustid.
Emulgeerivad ained
Funktsioon: Parandab emulgeerimist. Tüüpilised näited: dispergeerivad ained (hüdrofoobne ränidioksiid jne); Paksendajad (CMC, polüetüleeneeter jne).
◆◆Kuidas valida vahueemaldit
◆◆ Vahutavas vedelikus ei lahustu või lahustub vähe
Vahu purustamiseks tuleks vahueemaldaja kontsentreerida ja fokuseerida vahtkilele. Vahuvastaste ainete puhul peaks see kontsentratsioon tekkima silmapilkselt; vahusummutajate puhul tuleks seda olekut pidevalt säilitada. Seetõttu on vahueemaldajad vahutavas vedelikus üleküllastunud; ainult lahustumatud või vähelahustuvad ained jõuavad kergesti üleküllastuseni. Lahustumatud või vähelahustuvad ained agregeeruvad kergesti gaasi-vedeliku piirpinnal, kontsentreeruvad kergesti vahtkilele ja võivad toimida tõhusalt madalamatel kontsentratsioonidel. Veesüsteemides kasutatavate vahueemaldajate puhul peavad toimeainemolekulid olema tugevalt hüdrofoobsed ja nõrgalt hüdrofiilsed ning optimaalse efekti saavutamiseks peavad HLB väärtused jääma vahemikku 1,5-3. Pindpinevus peab olema väiksem kui vahutava vedeliku oma.
Ainult siis, kui vahueemaldi molekulidevahelised jõud on nõrgad ja pindpinevus on vahutava vedeliku omast madalam, võivad vahutõrjeaine osakesed tungida vahtkilele ja levida. Oluline on märkida, et vahutava vedeliku pindpinevus ei ole lahuse pindpinevus, vaid pigem vahutava -tugilahuse pindpinevus. Vajalik on teatav afiinsus vahutava vedelikuga.
Kuna vahutamisprotsess on sisuliselt vahu kokkuvarisemise kiiruse ja vahu moodustumise kiiruse vaheline konkurents, peab vahueemaldaja suutma vahutavas vedelikus kiiresti dispergeerida, et avaldada oma mõju kiiresti laial alal. Kiireks difusiooniks peab vahueemaldaja toimeainel olema teatav afiinsus vahutava vedelikuga. Kui toimeaine on liiga afiinsus, lahustub see; kui see on liiga hüdrofoobne, on seda raske hajutada. Ainult siis, kui afiinsus ja hüdrofoobsus on sobivad, on mõju hea.
Ärge reageerige keemiliselt vahutava vedelikuga.
Kui vahutõrjevahend reageerib vahutava vedelikuga, kaotab see oma efektiivsuse ja võib tekitada kahjulikke aineid, mis mõjutavad mikroobide kasvu. Madal volatiilsus ja kaua-kestev toime.
Esmalt määrake kindlaks süsteem, milles vahueemaldit kasutatakse: kas see on vee{0}}või õli-põhine? Näiteks kääritamistööstuses on vaja õli{2}}põhiseid vahueemaldusvahendeid, nagu polüeeter-modifitseeritud silikoon või polüeeter-põhised vahutõrjevahendid. Veepõhiste katete tööstuses on vaja veepõhiseid vahueemaldusvahendeid- või silikoonist vahueemaldajaid. Pärast vahueemaldi valimist võrrelge annust ja kaaluge hinda, et valida kõige sobivam ja ökonoomsem toode.
◆◆Vahueemaldi annus
Vahueemaldusvahendeid on mitut tüüpi ja vajalik annus varieerub olenevalt tüübist.
Alkoholi-põhised vahueemaldajad: alkoholi-põhiste vahueemaldajate annus on üldiselt vahemikus 0,01–0,10%.
Õli-põhised vahueemaldajad: lisatav kogus on 0,05–2%, rasvhapete estri vahutõrjevahendeid aga 0,002–0,2%.
Amiidvahutõrjevahendid: Amiidi vahueemaldid on suhteliselt tõhusad ja lisatav kogus on üldiselt vahemikus 0,002–0,005%.
Fosforhappe vahutõrjevahendid: Fosforhappe vahueemaldajaid kasutatakse kõige sagedamini kiududes ja määrdeõlides, lisamise kogus on vahemikus 0,025–0,25%.
Amiinvahutõrjevahendid: Amiinvahutõrjevahendeid kasutatakse peamiselt kiu töötlemisel, lisades 0,02–2%.
Eetri vahutõrjevahendid: eetri vahueemaldusvahendeid kasutatakse laialdaselt paberi valmistamisel, trükkimisel ja värvimisel ning puhastamisel, lisades 0,025–0,25%.
◆◆Vahutõrjevahendite eelised ja puudused
**Orgaanilised silikoonvahutõrjevahendid:** Need vahutõrjevahendid on kergesti kättesaadavad ja suhteliselt odavad. Vaatamata madalale hinnale on need ülitõhusad, pakkudes kiiret vahueemaldust,{1}}pikaajalist vahusummutust ning on mitte-toksilised ega kahjutud, muutes need heaks vahueemaldajaks enamikus tööstuslikes rakendustes. Neid on ka väga lihtne kasutada. Neid ei ole aga lihtne hoiustada, need riknevad ja ei ühildu mõne süsteemiga.
**Polüeetervahutõrjevahendid:** Polüeetervahutõrjevahendid on suhteliselt kõige stabiilsem tüüp, mis ühildub hästi enamiku süsteemidega. Need on vahutõrjetüüpide seas kõige stabiilsemad ja saavad põhimõtteliselt hakkama igat tüüpi vahuga. Nende vahu summutamise aeg on tugevam kui orgaanilistel silikoonvahutõrjevahenditel, kuid nende vahutamiskiirus on suhteliselt aeglane.
**Kõrge alkoholisisaldusega vahueemaldajad:** need on suhteliselt tõhusad vahueemaldajad; mõningaid raskesti{0}}eemaldatavaid-vahusid saab eemaldada kõrge alkoholisisaldusega vahueemaldusvahenditega.
**Silikoonist vahutõrjevahendid:** need võivad nii vahu teket kõrvaldada kui ka pärssida, muutes need üheks vähestest vahueemaldajatest, mis suudavad põhjalikult lahendada tööstusliku vahuga seotud probleeme.
**Polüeeter-Modifitseeritud silikoon:** see ühendab kahte eelmist tüüpi vahueemaldajate eelised ning on mitte-toksiline ja kahjutu, muutes selle kulusäästlikuks-tooteks.
