Пеногаситель или пеногаситель представляет собой химическую добавку , которая уменьшает и препятствует образованию пены в промышленных технологических жидкостей. Термины «пеногаситель» и «пеногаситель» часто используются как взаимозаменяемые. Строго говоря, пеногасители устраняют существующую пену, а антивспениватели 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 контейнеров. Доступны различные химические формулы для предотвращения образования пены. [1]
Свойства [ править ]
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 [ править ]
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 эффективны, но нефтяной кризис 1973 г.сделали их слишком дорогими и привели к сокращению 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 пеногасители на основе силиконовой эмульсии, вызывающие меньшее повреждение поверхности, с большим успехом использовались в деревообрабатывающей промышленности. Это привело к лучшей стирке, снижению биологической потребности в кислороде (БПК) в сточных водах и уменьшению отложений.
Классификация [ править ]
Пеногасители на масляной основе [ править ]
Пеногасители на масляной основе имеют масляный носитель. Масло может представлять собой минеральное масло , растительное масло , белое масло или любое другое масло, нерастворимое 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.
Порошковые пеногасители [ править ]
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 [ править ]
Пеногасители на водной основе - это различные типы масел и восков, диспергированные в водной основе. Масла часто являются минеральными маслами или растительными маслами и воски с длинной цепью жирного спирт , жирные кислотами , мыло или сложные эфиры . Обычно они лучше всего подходят в качестве деаэраторов , что означает, что они лучше всего выпускают увлеченный воздух.
Пеногасители на основе силикона [ править ]
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, 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, которые 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 EO / PO [ править ]
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 [ править ]
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 [ править ]
Самая заметная форма пены - 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, как правило, возникает, когда в систему попадает пена, поскольку воздух является плохим смазочным материалом, что может привести к контакту металла с металлом. [7]
Факторы механической проблемы [ править ]
Механические факторы, которые могут привести к образованию пены и захваченного воздуха:
- Протекающие уплотнения на насосах
- Насосы высокого давления
- Плохая конструкция системы (резервуар, вход насоса, выход насоса 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 [ править ]
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
- Формирование проблема (т.е. в бумажной фабрике это может привести к волокну с образованием неоднородную листа)
- Стоимость пополнения жидкости
- Стоимость полного брака материала из-за недостатков
Методы испытаний [ править ]
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 [ править ]
Моющие средства [ править ]
Пенопласты добавляются в некоторые типы моющих средств, чтобы уменьшить пенообразование, которое может снизить действие моющего средства. Например, моющие средства для посудомоечных машин должны иметь низкое пенообразование для правильной работы посудомоечной машины.
Еда [ править ]
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 [ править ]
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.
Фармацевтика [ править ]
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 ]
См. Также [ править ]
- Мыло
- Пенообразователь
Ссылки [ править ]
- ^ 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.
