Пеногаситель или пеногаситель представляет собой химическую добавку , которая уменьшает и препятствует образованию пены в промышленных технологических жидкостей. Термины «пеногаситель» и «пеногаситель» часто используются как синонимы. Строго говоря, пеногасители устраняют существующую пену, а пеногасители предотвращают образование новой пены. Обычно используемые агенты представляют собой нерастворимые масла, полидиметилсилоксаны и другие силиконы, некоторые спирты, стеараты и гликоли . Добавка используется для предотвращения образования пены или добавляется для разрушения уже образовавшейся пены.
В промышленных процессах пены создают серьезные проблемы. Они вызывают дефекты поверхностных покрытий и препятствуют эффективному заполнению емкостей. Доступны различные химические формулы для предотвращения образования пены. [1]
Характеристики
Обычно пеногаситель не растворяется в пенообразующей среде и обладает поверхностно-активными свойствами. Существенной особенностью пеногасителя является низкая вязкость и способность быстро растекаться по пенистым поверхностям. Он имеет сходство с поверхностью воздух-жидкость, где дестабилизирует ламели пены . Это вызывает разрыв пузырьков воздуха и разрушение поверхностной пены. Вовлеченные пузырьки воздуха агломерируются, и более крупные пузырьки быстрее поднимаются на поверхность основной жидкости. [2]
История
Первые пеногасители были нацелены на разрушение видимой пены на поверхности. Для разложения пены использовались керосин , мазут и другие светлые нефтепродукты. Нашли применение и растительные масла . Жирные спирты (C7 - C22) были эффективными, но дорогими пеногасителями. Их добавляли в нефтепродукты для повышения эффективности. Молоко и сливки были прародителями современных пеногасителей эмульсионного типа. [3]
В течение 1950 - х годов, эксперименты с силиконовыми пеногасители на основе стали. Они были основаны на полидиметилсилоксане (силиконовом масле), диспергированном в воде или легком масле. Силиконовые масла работали хорошо, но вызывали поверхностные нарушения во многих областях, таких как краски и производство бумаги . В 1963 году были запатентованы первые пеногасители с гидрофобными частицами ( гидрофобный диоксид кремния ) в легкой нефти . В начале 1970-х годов были разработаны гидрофобные воски, такие как этилен-бис-стеарамид, диспергированные в маслах. Эти типы пеногасителей были очень эффективными, но нефтяной кризис 1973 года сделал их слишком дорогими и привел к необходимости снижения содержания масла. В раствор добавлялась вода . Так появились пеногасители на водной основе (эмульсия вода в масле) и на водной основе (эмульсия масло в воде). [4]
Продолжается разработка пеногасителей на основе силикона с использованием различных эмульгаторов и модифицированных силиконовых масел. В начале 1990-х годов силиконоэмульсионные пеногасители, которые вызывали меньшее повреждение поверхности, с большим успехом использовались в целлюлозно-бумажной промышленности. Это привело к лучшей стирке, снижению биологической потребности в кислороде (БПК) в сточных водах и уменьшению отложений.
Классификация
Пеногасители на масляной основе
Пеногасители на масляной основе имеют масляный носитель. Масло может представлять собой минеральное масло , растительное масло , белое масло или любое другое масло, не растворимое в пенообразующей среде, за исключением силиконового масла . Пеногаситель на масляной основе также содержит воск и / или гидрофобный диоксид кремния для повышения эффективности. Типичные воски представляют собой этилен - бис - стеарамиды (EBS), парафиновые воски , сложные эфиры воск и жирные спирты , воски. Эти продукты могут также содержать поверхностно-активные вещества для улучшения эмульгирования и распределения в пенообразующей среде.
Это сверхмощные пеногасители, которые обычно лучше всего сбивают поверхностную пену.
Пеногасители порошковые
Порошковые пеногасители в основном представляют собой пеногасители на масляной основе на твердом носителе, таком как диоксид кремния . Их добавляют в порошковые продукты, такие как цемент , гипс и моющие средства .
Пеногасители на водной основе
Пеногасители на водной основе - это различные типы масел и восков, диспергированные в водной основе. Масла часто являются минеральные масла или растительные масла и воски с длинной цепью жирного спирта , жирных кислот , мыла или сложные эфиры . Обычно они лучше всего подходят в качестве деаэраторов , что означает, что они лучше всего выпускают увлеченный воздух.
Пеногасители на основе силикона
Пеногасители на основе силикона - это полимеры с кремниевой основой. Они могут поставляться в виде масляной или водной эмульсии. Силиконовый компаунд состоит из гидрофобного диоксида кремния, диспергированного в силиконовом масле . Эмульгаторы добавляются для того, чтобы силикон быстро и хорошо растекался во вспенивающейся среде. Силиконовый компаунд может также содержать силиконовые гликоли и другие модифицированные силиконовые жидкости. [5]
Это также сверхмощные пеногасители, они хороши как для сбивания поверхностной пены, так и для выпуска увлеченного воздуха.
Пеногасители на основе силикона также подходят в неводных вспенивающих системах, таких как сырая нефть и нефтепереработка . Для очень требовательных применений могут подойти фторсиликоны .
Пеногасители на основе ЭО / ПО
Пеногасители на основе ЭО / ПО содержат сополимеры полиэтиленгликоля и полипропиленгликоля . Они поставляются в виде масел, водных растворов или эмульсий на водной основе. Сополимеры ЭО / ПО обычно обладают хорошими диспергирующими свойствами и часто хорошо подходят, когда возникают проблемы с отложениями.
Алкилполиакрилаты
Алкильные полиакрилаты пригодны для использования в качестве пеногасителей в неводных системах , где выпуск воздуха является более важным , чем пробой поверхности пены. Эти пеногасители часто поставляются в растворителе- носителе, таком как нефтяные дистилляты.
Промышленные проблемы
Самая заметная форма пены - это пена, плавающая на поверхности приклада. Это легко контролировать и относительно легко обрабатывать, и это скорее косметическая проблема. Пена на поверхности может вызвать проблемы с уровнями жидкости и вызвать перелива, что приведет к образованию луж масла вокруг оборудования, что является проблемой безопасности. [6] Кроме того, это может снизить скорость процесса и доступность технологического оборудования. Основная механическая проблема обычно возникает, когда в систему попадает пена, поскольку воздух является плохим смазочным материалом, а это означает, что может возникнуть контакт металла с металлом. [7]
Факторы механической проблемы
Механические факторы, которые могут привести к образованию пены и захваченного воздуха:
- Протекающие уплотнения на насосах
- Насосы высокого давления
- Плохая конструкция системы (резервуар, впускной, выпускной патрубок и конструкция коллектора )
- Давление релиз
Основными классами воздуха, имеющими отношение к механическим системам, являются:
- Растворенный воздух ведет себя как часть жидкой фазы, за исключением того, что он может выходить из раствора в виде мелких пузырьков (увлеченный воздух).
- Вовлеченный воздух состоит из пузырьков, которые достаточно малы, чтобы собираться на поверхности жидкости.
- Пузырьки , обладающие достаточной плавучестью, чтобы подняться на поверхность, называются пеной.
Пена в технологических и охлаждающих жидкостях
Пена, захваченный и растворенный воздух, присутствующие в охлаждающих жидкостях и технологических жидкостях, могут вызывать различные проблемы, в том числе:
- Снижение КПД насоса ( кавитация )
- Уменьшение производительности насосов и резервуаров для хранения
- Бактериальный рост
- Грязевая флотация / образование отложений
- Снижение эффективности жидких растворов.
- Возможное время простоя для очистки резервуаров
- Проблемы с дренажем сит и фильтров
- Проблемы формирования (например, на бумажной фабрике это может привести к образованию неоднородного листа из волокон )
- Стоимость пополнения жидкости
- Стоимость полного брака материала из-за недостатков
Методы испытаний
Есть несколько способов проверить пеногасители.
Проще всего посмотреть на поверхность пенопласта. Все, что нужно, - это система для образования пены. Это может быть сделано с помощью круглой насосной системы с соплом и цилиндром или системы впрыска воздуха в цилиндр. Цилиндр снабжен шкалой для измерения высоты пены. Это оборудование может иметь нагреватель для контроля температуры.
Вовлеченный воздух можно проверить с помощью аналогичного оборудования, имеющего плотномер, который может регистрировать изменения плотности жидкости с течением времени.
Дренаж можно проверить с помощью системы фильтрации для измерения времени слива жидкости через фильтр. Фильтр может находиться под давлением или в вакууме .
Приложения
Моющие средства
В некоторые типы моющих средств добавляют пеногасители для уменьшения пенообразования, которое может снизить действие моющего средства. Например, моющие средства для посудомоечной машины должны иметь низкое пенообразование, чтобы посудомоечная машина работала должным образом.
Еда
При использовании в качестве ингредиента в пищевых продуктах противовспенивающие агенты предназначены для сдерживания излияния или вспенивания при приготовлении или подаче. [ необходима цитата ] Агенты входят в состав разнообразных пищевых продуктов и материалов для приготовления пищи; McDonald's включает полидиметилсилоксан (тип силикона ) в свое масло, чтобы уменьшить опасные брызги масла, вызванные вспениванием во фритюрницах [8], поэтому он был указан как ингредиент их куриных наггетсов , картофеля фри и других жареных блюд. [9] [10]
Промышленное использование
Пеногасители используются во многих промышленных процессах и продуктах: древесная масса , бумага , краска , очистка промышленных сточных вод , пищевая промышленность , бурение нефтяных скважин , станкостроение , инструменты для резки масла , гидравлика и т. Д.
Фармацевтические препараты
Противовспенивающие агенты также продаются в коммерческих целях для облегчения вздутия живота . Известный пример является препарат симетикон , который является активным ингредиентом в таких препаратах, как Маалокс , Mylanta , и газе-X . [ необходима цитата ]
Смотрите также
- Мыло
- Пенообразователь
Рекомендации
- ^ Райнер Хёфер, Франц Йост, Милан Дж. Швугер, Рольф Шарф, Юрген Геке, Йозеф Крессе, Герберт Лингманн, Рудольф Вайтенхансл и Вернер Эрвид "Пены и контроль пены" Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_465
- ^ Мартин Хуббе, Государственный университет Северной Каролины. "Мини-энциклопедия мокрой химии бумажного производства" . Проверено 12 ноября 2012 года .
- ^ Гаррет, PR, изд. (1992). «3». Пеногаситель. Теория и промышленное применение . Серия наук о поверхностно-активных веществах. 45 . CRC Press. п. 164. ISBN 0-8247-8770-6.
- ^ Гаррет, PR, изд. (1992). «3». Пеногаситель. Теория и промышленное применение . Серия наук о поверхностно-активных веществах. 45 . CRC Press. С. 164–165. ISBN 0-8247-8770-6.
- ^ Райнер Хёфер, Франц Йост, Милан Дж. Швугер, Рольф Шарф, Юрген Геке, Йозеф Крессе, Герберт Лингманн, Рудольф Вайтенхансл и Вернер Эрвид "Пены и контроль пены" Энциклопедия промышленной химии Ульмана, 2000, Wiley-VCH, Weinheim. DOI : 10.1002 / 14356007.a11_465
- ^ «Вспенивание масла, как предотвратить и вылечить | Learn Oil Analysis» . Learnoilanalysis.com . Проверено 14 декабря 2017 .
- ^ «Вспенивание масла, как предотвратить и вылечить | Learn Oil Analysis» . Learnoilanalysis.com . Проверено 14 декабря 2017 .
- ^ Bergeron, V .; Cooper, P .; Fischer, C .; Giermanska-Kahn, J .; Langevin, D .; Пушелон, А. (14 апреля 1997 г.). «Пеногасители на основе полидиметилсилоксана (ПДМС)». Коллоиды и поверхности A: физико-химические и технические аспекты . 122 (1–3): 103–120. DOI : 10.1016 / S0927-7757 (96) 03774-0 .
- ^ «Список ингредиентов McDonald's USA для популярных пунктов меню» . Макдоналдс. Архивировано из оригинального 13 мая 2008 года.
- ^ «Архив вышеперечисленного» . Архивировано из оригинального 24 марта 2008 года.