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O problema da espuma no tratamento de água tem intrigado muitas pessoas. Na fase inicial de comissionamento, espuma, espuma surfactante, espuma de impacto, espuma peróxido, espuma gerada pela adição de bactericida não oxidante no tratamento de água circulante, etc., portanto o uso de antiespumante no tratamento de água é relativamente comum. Este artigo apresenta de forma abrangente o princípio, classificação, seleção e dosagem do antiespumante!

★ Eliminação de espuma

1. Métodos físicos

Do ponto de vista físico, os métodos para eliminar a espuma incluem principalmente a colocação de defletores ou telas de filtro, agitação mecânica, eletricidade estática, congelamento, aquecimento, vapor, irradiação de raios, centrifugação de alta velocidade, redução de pressão, vibração de alta frequência, descarga instantânea e ultrassônico (controle acústico de líquidos). Todos esses métodos promovem a taxa de transmissão de gás em ambas as extremidades do filme líquido e a descarga de líquido do filme bolha em graus variados, tornando o fator de estabilidade da espuma menor que o fator de atenuação, de modo que o número de espuma diminui gradualmente. No entanto, a desvantagem comum destes métodos é que eles são altamente limitados por factores ambientais e têm uma baixa taxa de antiespumação. As vantagens são a proteção ambiental e a alta taxa de reutilização.

2. Métodos químicos

Os métodos químicos para eliminar a espuma incluem principalmente o método de reação química e a adição de antiespumante.

O método de reação química refere-se à reação química entre o agente espumante e o agente espumante adicionando alguns reagentes para gerar substâncias insolúveis em água, reduzindo assim a concentração de surfactante no filme líquido e promovendo a ruptura da espuma. No entanto, este método apresenta algumas deficiências, tais como a incerteza da composição do agente espumante e os danos das substâncias insolúveis aos equipamentos do sistema. O método antiespumante mais utilizado em diversas indústrias atualmente é o método de adição de antiespumantes. A maior vantagem deste método é sua alta eficiência antiespumante e facilidade de uso. No entanto, encontrar um antiespumante adequado e eficiente é a chave.

★O princípio do antiespumante

Os antiespumantes, também conhecidos como antiespumantes, têm os seguintes princípios:

1. O mecanismo de redução da tensão superficial local da espuma que leva ao estouro da espuma é que álcoois superiores ou óleos vegetais são borrifados sobre a espuma e, quando dissolvidos em líquido de espuma, a tensão superficial será significativamente reduzida. Como estas substâncias geralmente têm baixa solubilidade em água, a redução da tensão superficial é limitada à parte local da espuma, enquanto a tensão superficial ao redor da espuma quase não sofre alterações. A peça com tensão superficial reduzida é fortemente puxada e estendida em todas as direções e finalmente quebra.

2. A destruição da elasticidade da membrana leva ao antiespumante de quebra de bolhas adicionado ao sistema de espuma, que se difundirá na interface gás-líquido, dificultando que o surfactante com efeito estabilizador de espuma recupere a elasticidade da membrana.

3. Os antiespumantes que promovem a drenagem do filme líquido podem promover a drenagem do filme líquido, causando o estouro de bolhas. A taxa de drenagem da espuma pode refletir a estabilidade da espuma. Adicionar uma substância que acelera a drenagem da espuma também pode desempenhar um papel na eliminação da espuma.

4. Adicionar partículas sólidas hidrofóbicas pode causar o estouro de bolhas na superfície das bolhas. Partículas sólidas hidrofóbicas atraem a extremidade hidrofóbica do surfactante, tornando as partículas hidrofóbicas hidrofílicas e entrando na fase aquosa, desempenhando assim um papel na remoção de espuma.

5. Surfactantes solubilizantes e formadores de espuma podem causar o estouro de bolhas. Algumas substâncias de baixo peso molecular que podem ser totalmente misturadas à solução podem solubilizar o surfactante e reduzir sua concentração efetiva. Substâncias de baixo peso molecular com este efeito, como octanol, etanol, propanol e outros álcoois, podem não apenas reduzir a concentração de surfactante na camada superficial, mas também dissolver-se na camada de adsorção de surfactante, reduzindo a compactação das moléculas de surfactante, enfraquecendo assim a estabilidade de espuma.

6. A camada elétrica dupla do surfactante de decomposição eletrolítica desempenha um papel antiespumante na interação da camada elétrica dupla do surfactante com a espuma para produzir um líquido espumante estável. A adição de eletrólito comum pode colapsar a dupla camada elétrica do surfactante.

★ Classificação de antiespumantes

Os antiespumantes comumente usados ​​podem ser divididos em silicone (resina), surfactante, alcano e óleo mineral de acordo com sua composição.

1. Os antiespumantes de silicone (resina), também conhecidos como antiespumantes de emulsão, são usados ​​​​para emulsionar e dispersar a resina de silicone com emulsificantes (surfactantes) em água antes de adicioná-la às águas residuais. O pó fino de dióxido de silício é outro tipo de antiespumante à base de silício com melhor efeito antiespumante.

2. Os surfactantes, tais antiespumantes, são na verdade emulsificantes, ou seja, utilizam a dispersão de surfactantes para manter as substâncias formadoras de espuma em um estado emulsionado estável em água, de modo a evitar a formação de espuma.

3. Antiespumantes à base de alcanos são antiespumantes feitos pela emulsificação e dispersão de cera de parafina ou seus derivados usando emulsificantes. Seu uso é semelhante ao dos antiespumantes emulsificantes à base de surfactantes.

4.O óleo mineral é o principal componente antiespumante. Para melhorar o efeito, às vezes, sabão metálico, óleo de silicone, sílica e outras substâncias são misturados para uso. Além disso, às vezes podem ser adicionados vários surfactantes para facilitar a difusão do óleo mineral na superfície da solução espumante ou para dispersar uniformemente sabões metálicos e outras substâncias no óleo mineral.
★ Vantagens e desvantagens dos diferentes tipos de antiespumantes

A pesquisa e aplicação de antiespumantes orgânicos, como óleos minerais, amidas, álcoois inferiores, ácidos graxos e ésteres de ácidos graxos, ésteres de fosfato, etc., são relativamente precoces e pertencem à primeira geração de antiespumantes. Apresentam as vantagens de fácil disponibilidade de matéria-prima, alto desempenho ambiental e baixos custos de produção; As desvantagens são baixa eficiência antiespumante, forte especificidade e condições severas de uso.

Os antiespumantes de poliéter são antiespumantes de segunda geração, incluindo principalmente poliéteres de cadeia linear, poliéteres a partir de álcoois ou amônia e derivados de poliéter com esterificação de grupo final. A maior vantagem dos antiespumantes de poliéter é sua forte capacidade antiespumante. Além disso, alguns antiespumantes de poliéter também possuem excelentes propriedades, como resistência a altas temperaturas, resistência a ácidos fortes e álcalis; As desvantagens são limitadas pelas condições de temperatura, áreas de aplicação estreitas, baixa capacidade antiespumante e baixa taxa de quebra de bolhas.

Os antiespumantes de silicone orgânico (antiespumantes de terceira geração) têm forte desempenho antiespumante, capacidade antiespumante rápida, baixa volatilidade, sem toxicidade ao meio ambiente, sem inércia fisiológica e uma ampla gama de aplicações. Portanto, eles têm amplas perspectivas de aplicação e enorme potencial de mercado, mas seu desempenho antiespumante é fraco.

O antiespumante de polissiloxano modificado com poliéter combina as vantagens dos antiespumantes de poliéter e dos antiespumantes de organossilício e é a direção de desenvolvimento dos antiespumantes. Às vezes pode ser reutilizado com base em sua solubilidade reversa, mas atualmente existem poucos tipos desses antiespumantes e ainda estão em fase de pesquisa e desenvolvimento, resultando em altos custos de produção.

★ Seleção de antiespumantes

A seleção dos antiespumantes deve atender aos seguintes critérios:

1. Se for insolúvel ou insolúvel na solução espumante, quebrará a espuma. O antiespumante deve ser concentrado na película de espuma. Para antiespumantes, eles devem ser concentrados e concentrados em um instante, enquanto para supressores de espuma, devem ser mantidos nesse estado regularmente. Portanto, os antiespumantes estão em um estado supersaturado em líquidos espumantes, e apenas os insolúveis ou pouco solúveis são propensos a atingir a supersaturação. Insolúvel ou difícil de dissolver, é fácil de agregar na interface gás-líquido, fácil de concentrar na membrana da bolha e pode funcionar em concentrações mais baixas. O antiespumante utilizado em sistemas de água, as moléculas do ingrediente ativo, devem ser fortemente hidrofóbicas e fracamente hidrofílicas, com um valor HLB na faixa de 1,5-3 para o melhor efeito.

2. A tensão superficial é inferior à do líquido espumante, e somente quando as forças intermoleculares do antiespumante são pequenas e a tensão superficial é inferior à do líquido espumante, as partículas do antiespumante podem penetrar e expandir no filme de espuma. É importante notar que a tensão superficial da solução espumante não é a tensão superficial da solução, mas a tensão superficial da solução espumante.

3. Existe um certo grau de afinidade com o líquido espumante. Como o processo antiespumante é na verdade uma competição entre a velocidade de colapso da espuma e a velocidade de geração de espuma, o antiespumante deve ser capaz de se dispersar rapidamente no líquido espumante, de modo a desempenhar rapidamente um papel em uma gama mais ampla de líquido espumante. Para fazer o antiespumante se difundir rapidamente, o ingrediente ativo do antiespumante deve ter um certo grau de afinidade com a solução espumante. Os ingredientes ativos dos antiespumantes estão muito próximos dos líquidos espumosos e se dissolvem; Muito esparso e difícil de dispersar. Somente quando a proximidade é apropriada a eficácia pode ser boa.

4. Os antiespumantes não sofrem reações químicas com líquidos espumantes. Quando os antiespumantes reagem com líquidos espumantes, perdem a sua eficácia e podem produzir substâncias nocivas que afectam o crescimento microbiano.

5.Baixa volatilidade e longa duração de ação. Primeiramente é necessário determinar se o sistema que requer o uso de antiespumantes é à base de água ou à base de óleo. Na indústria de fermentação, devem ser usados ​​antiespumantes à base de óleo, como silicone modificado com poliéter ou à base de poliéter. A indústria de revestimentos à base de água requer antiespumantes à base de água e antiespumantes de silício orgânico. Selecione o antiespumante, compare a quantidade adicionada e, com base no preço de referência, determine o produto antiespumante mais adequado e econômico.

★Fatores que afetam a eficácia do uso de antiespumantes

1. A dispersibilidade e as propriedades superficiais dos antiespumantes em solução afetam significativamente outras propriedades antiespumantes. Os antiespumantes devem ter um grau apropriado de dispersão, e partículas muito grandes ou muito pequenas podem afetar sua atividade antiespumante.

2. Compatibilidade do antiespumante no sistema de espuma Quando o surfactante é completamente dissolvido em solução aquosa, ele geralmente é disposto direcionalmente na interface gás-líquido da espuma para estabilizar a espuma. Quando o surfactante está no estado insolúvel ou supersaturado, as partículas se dispersam na solução e se acumulam na espuma, e a espuma atua como antiespumante.

3. A temperatura ambiente do sistema de formação de espuma e a temperatura do líquido espumante também podem afetar o desempenho do antiespumante. Quando a temperatura do próprio líquido espumante é relativamente alta, recomenda-se o uso de um antiespumante especial resistente a altas temperaturas, porque se for usado um antiespumante comum, o efeito antiespumante certamente será bastante reduzido e o antiespumante desemulsificará diretamente a loção.

4. A embalagem, armazenamento e transporte de antiespumantes são adequados para armazenamento entre 5 e 35 ℃ e o prazo de validade é geralmente de 6 meses. Não o coloque perto de uma fonte de calor nem o exponha à luz solar. De acordo com os métodos de armazenamento de produtos químicos comumente usados, garanta a vedação após o uso para evitar deterioração.

6.A proporção de adição de antiespumantes à solução original e à solução diluída apresenta algum desvio até certo ponto e a proporção não é igual. Devido à baixa concentração de surfactante, a loção antiespumante diluída é extremamente instável e não irá delaminar tão cedo. O desempenho antiespumante é relativamente baixo, o que não é adequado para armazenamento a longo prazo. Recomenda-se usar imediatamente após a diluição. A proporção de antiespumante adicionada precisa ser verificada através de testes no local para avaliar sua eficácia e não deve ser adicionada excessivamente.

★A dosagem do antiespumante

Existem muitos tipos de antiespumantes e a dosagem necessária para diferentes tipos de antiespumantes varia. A seguir, apresentaremos a dosagem de seis tipos de antiespumantes:

1. Antiespumante de álcool: Ao usar antiespumantes de álcool, a dosagem geralmente está entre 0,01-0,10%.

2. Antiespumantes à base de óleo: A quantidade de antiespumantes à base de óleo adicionada está entre 0,05-2%, e a quantidade de antiespumantes de éster de ácidos graxos adicionados está entre 0,002-0,2%.

3. Antiespumantes de amida: Os antiespumantes de amida têm um efeito melhor e a quantidade de adição está geralmente entre 0,002-0,005%.

4. Antiespumante de ácido fosfórico: Os antiespumantes de ácido fosfórico são mais comumente usados ​​em fibras e óleos lubrificantes, com uma quantidade adicionada entre 0,025-0,25%.

5. Antiespumante de amina: Os antiespumantes de amina são usados ​​​​principalmente no processamento de fibras, com uma quantidade adicional de 0,02-2%.

7. Antiespumantes à base de éter: Os antiespumantes à base de éter são comumente usados ​​na impressão, tingimento e limpeza de papel, com uma dosagem típica de 0,025-0,25%.