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Il problema della schiuma nel trattamento dell’acqua ha lasciato perplesse molte persone. Nella fase iniziale della messa in funzione, schiuma, schiuma di tensioattivo, schiuma antiurto, schiuma di perossido, schiuma generata aggiungendo battericida non ossidante nel trattamento dell'acqua circolante, ecc., quindi l'uso di antischiuma nel trattamento dell'acqua è relativamente comune. Questo articolo introduce in modo esauriente il principio, la classificazione, la selezione e il dosaggio dell'antischiuma!

★ Eliminazione della schiuma

1. Metodi fisici

Dal punto di vista fisico, i metodi per eliminare la schiuma comprendono principalmente il posizionamento di un deflettore o di uno schermo filtrante, agitazione meccanica, elettricità statica, congelamento, riscaldamento, vapore, irradiazione con raggi, centrifugazione ad alta velocità, riduzione della pressione, vibrazioni ad alta frequenza, scarico istantaneo e ultrasonico (controllo acustico dei liquidi). Tutti questi metodi promuovono la velocità di trasmissione del gas su entrambe le estremità della pellicola liquida e lo scarico del liquido della pellicola a bolle a vari livelli, rendendo il fattore di stabilità della schiuma inferiore al fattore di attenuazione, in modo che il numero di schiuma diminuisca gradualmente. Tuttavia, lo svantaggio comune di questi metodi è che sono fortemente vincolati da fattori ambientali e hanno un basso tasso di antischiuma. I vantaggi sono la tutela dell’ambiente e l’alto tasso di riutilizzo.

2. Metodi chimici

I metodi chimici per eliminare la schiuma includono principalmente il metodo di reazione chimica e l'aggiunta di antischiuma.

Il metodo della reazione chimica si riferisce alla reazione chimica tra l'agente schiumogeno e l'agente schiumogeno aggiungendo alcuni reagenti per generare sostanze insolubili in acqua, riducendo così la concentrazione di tensioattivo nel film liquido e favorendo la rottura della schiuma. Tuttavia, questo metodo presenta alcuni inconvenienti, come l'incertezza della composizione dell'agente schiumogeno e il danno delle sostanze insolubili alle apparecchiature del sistema. Al giorno d'oggi il metodo antischiuma più utilizzato in vari settori è il metodo dell'aggiunta di antischiuma. Il più grande vantaggio di questo metodo è l’elevata efficienza antischiuma e la facilità d’uso. Tuttavia, la chiave è trovare un antischiuma adatto ed efficiente.

★Il principio dell'antischiuma

Gli antischiuma, noti anche come antischiuma, hanno i seguenti principi:

1. Il meccanismo di riduzione della tensione superficiale locale della schiuma che porta allo scoppio della schiuma è che sulla schiuma vengono spruzzati alcoli superiori o oli vegetali e, una volta sciolti nel liquido schiumogeno, la tensione superficiale sarà significativamente ridotta. Poiché queste sostanze generalmente hanno una bassa solubilità in acqua, la riduzione della tensione superficiale è limitata alla parte locale della schiuma, mentre la tensione superficiale attorno alla schiuma non subisce quasi alcuna variazione. La parte con tensione superficiale ridotta viene fortemente tirata ed estesa in tutte le direzioni e alla fine si rompe.

2. La distruzione dell'elasticità della membrana porta all'aggiunta di un antischiuma rompibolle al sistema di schiuma, che si diffonderà nell'interfaccia gas-liquido, rendendo difficile per il tensioattivo con effetto stabilizzante la schiuma recuperare l'elasticità della membrana.

3. Gli antischiuma che favoriscono il drenaggio del film liquido possono favorire il drenaggio del film liquido, provocando così lo scoppio di bolle. La velocità di drenaggio della schiuma può riflettere la stabilità della schiuma. Anche l'aggiunta di una sostanza che accelera il drenaggio della schiuma può svolgere un ruolo nell'antischiuma.

4. L'aggiunta di particelle solide idrofobe può causare lo scoppio di bolle sulla superficie delle bolle. Le particelle solide idrofobe attraggono l'estremità idrofoba del tensioattivo, rendendo le particelle idrofobe idrofile ed entrando nella fase acquosa, svolgendo così un ruolo nell'antischiuma.

5. I tensioattivi solubilizzanti e schiumogeni possono provocare lo scoppio di bolle. Alcune sostanze a basso peso molecolare che possono essere completamente miscelate con la soluzione possono solubilizzare il tensioattivo e ridurne la concentrazione effettiva. Le sostanze a basso peso molecolare con questo effetto, come ottanolo, etanolo, propanolo e altri alcoli, possono non solo ridurre la concentrazione di tensioattivo nello strato superficiale, ma anche dissolversi nello strato di adsorbimento del tensioattivo, riducendo la compattezza delle molecole di tensioattivo, indebolendo così la stabilità di schiuma.

6. Il doppio strato elettrico del tensioattivo con decomposizione elettrolitica svolge un ruolo antischiuma nell'interazione del doppio strato elettrico del tensioattivo con la schiuma per produrre un liquido schiumogeno stabile. L'aggiunta di un normale elettrolita può far crollare il doppio strato elettrico del tensioattivo.

★ Classificazione degli antischiuma

Gli antischiuma comunemente usati possono essere suddivisi in silicone (resina), tensioattivo, alcano e olio minerale a seconda della loro composizione.

1. Gli antischiuma siliconici (resina), noti anche come antischiuma a emulsione, vengono utilizzati emulsionando e disperdendo la resina siliconica con emulsionanti (tensioattivi) in acqua prima di aggiungerla alle acque reflue. La polvere fine di biossido di silicio è un altro tipo di antischiuma a base di silicio con un migliore effetto antischiuma.

2. I tensioattivi detti antischiuma sono in realtà degli emulsionanti, ovvero utilizzano la dispersione di tensioattivi per mantenere le sostanze schiumogene in uno stato emulsionato stabile in acqua, in modo da evitare la formazione di schiuma.

3. Gli antischiuma a base di alcani sono antischiuma prodotti emulsionando e disperdendo la cera di paraffina o i suoi derivati ​​utilizzando emulsionanti. Il loro utilizzo è simile a quello degli antischiuma emulsionanti a base di tensioattivi.

4. L'olio minerale è il principale componente antischiuma. Per migliorare l'effetto, a volte vengono miscelati insieme sapone metallico, olio di silicone, silice e altre sostanze. Inoltre, possono talvolta essere aggiunti vari tensioattivi per facilitare la diffusione dell'olio minerale sulla superficie della soluzione schiumogena o per disperdere uniformemente saponi metallici e altre sostanze nell'olio minerale.
★ Vantaggi e svantaggi dei diversi tipi di antischiuma

La ricerca e l'applicazione di antischiuma organici come oli minerali, ammidi, alcoli inferiori, acidi grassi ed esteri di acidi grassi, esteri fosfatici, ecc. sono relativamente precoci e appartengono alla prima generazione di antischiuma. Presentano i vantaggi di una facile reperibilità delle materie prime, elevate prestazioni ambientali e bassi costi di produzione; Gli svantaggi sono la bassa efficienza antischiuma, la forte specificità e le condizioni di utilizzo difficili.

Gli antischiuma polieteri sono antischiuma di seconda generazione e comprendono principalmente polieteri a catena lineare, polieteri a partire da alcoli o ammoniaca e derivati ​​polieterei con esterificazione dei gruppi terminali. Il più grande vantaggio degli antischiuma a base di polietere è la loro forte capacità antischiuma. Inoltre, alcuni antischiuma a base di polietere hanno anche proprietà eccellenti come resistenza alle alte temperature, resistenza agli acidi forti e agli alcali; Gli svantaggi sono limitati dalle condizioni di temperatura, dalle aree di applicazione ristrette, dalla scarsa capacità antischiuma e dal basso tasso di rottura delle bolle.

Gli antischiuma siliconici organici (antischiuma di terza generazione) hanno elevate prestazioni antischiuma, rapida capacità antischiuma, bassa volatilità, nessuna tossicità per l'ambiente, nessuna inerzia fisiologica e un'ampia gamma di applicazioni. Pertanto, hanno ampie prospettive di applicazione e un enorme potenziale di mercato, ma le loro prestazioni antischiuma sono scarse.

L'antischiuma polisilossano modificato con polietere combina i vantaggi sia degli antischiuma a base di polietere che degli antischiuma a base di organosilicio ed è la direzione di sviluppo degli antischiuma. A volte può essere riutilizzato in base alla sua solubilità inversa, ma attualmente esistono pochi tipi di antischiuma di questo tipo e sono ancora in fase di ricerca e sviluppo, con conseguenti costi di produzione elevati.

★ Selezione di antischiuma

La selezione degli antischiuma dovrebbe soddisfare i seguenti criteri:

1. Se è insolubile o insolubile nella soluzione schiumogena, romperà la schiuma. L'antischiuma deve essere concentrato sul film di schiuma. Per gli antischiuma vanno concentrati e concentrati in un istante, mentre per gli antischiuma vanno mantenuti in questo stato regolarmente. Pertanto gli antischiuma si trovano in uno stato sovrasaturo nei liquidi schiumogeni e solo quelli insolubili o scarsamente solubili tendono a raggiungere la sovrasaturazione. Insolubile o difficile da sciogliere, è facile da aggregare all'interfaccia gas-liquido, facile da concentrare sulla membrana a bolle e può funzionare a concentrazioni più basse. L'antischiuma utilizzato nei sistemi idrici, le molecole del principio attivo, devono essere fortemente idrofobi e debolmente idrofili, con un valore HLB compreso tra 1,5 e 3 per ottenere il miglior effetto.

2. La tensione superficiale è inferiore a quella del liquido schiumogeno e solo quando le forze intermolecolari dell'antischiuma sono piccole e la tensione superficiale è inferiore a quella del liquido schiumogeno, le particelle dell'antischiuma possono penetrare ed espandersi sul film di schiuma. Vale la pena notare che la tensione superficiale della soluzione schiumogena non è la tensione superficiale della soluzione, ma la tensione superficiale della soluzione schiumogena.

3. Esiste un certo grado di affinità con il liquido schiumogeno. Poiché il processo antischiuma è in realtà una competizione tra la velocità di collasso della schiuma e la velocità di generazione della schiuma, l'antischiuma deve essere in grado di disperdersi rapidamente nel liquido schiumogeno in modo da svolgere rapidamente un ruolo in una gamma più ampia di liquidi schiumogeni. Affinché l'antischiuma si diffonda rapidamente, il principio attivo dell'antischiuma deve avere un certo grado di affinità con la soluzione schiumogena. I principi attivi degli antischiuma sono troppo vicini ai liquidi schiumogeni e si dissolveranno; Troppo radi e difficili da disperdere. Solo quando la vicinanza è adeguata l’efficacia può essere buona.

4. Gli antischiuma non subiscono reazioni chimiche con liquidi schiumogeni. Quando gli antischiuma reagiscono con liquidi schiumogeni perdono la loro efficacia e possono produrre sostanze nocive che influenzano la crescita microbica.

5. Bassa volatilità e lunga durata d'azione. In primo luogo è necessario determinare se il sistema che prevede l’utilizzo degli antischiuma è a base acqua o a base olio. Nell'industria della fermentazione dovrebbero essere utilizzati antischiuma a base di olio come il silicone modificato con polietere o quelli a base di polietere. L'industria dei rivestimenti a base acqua richiede antischiuma a base acqua e antischiuma a base di silicio organico. Selezionare l'antischiuma, confrontare la quantità aggiunta e, in base al prezzo di riferimento, determinare l'antischiuma più adatto ed economico.

★Fattori che influenzano l'efficacia dell'uso dell'antischiuma

1. La disperdibilità e le proprietà superficiali degli antischiuma in soluzione influiscono in modo significativo su altre proprietà antischiuma. Gli antischiuma dovrebbero avere un grado di dispersione adeguato e le particelle di dimensioni troppo grandi o troppo piccole possono influenzarne l'attività antischiuma.

2. Compatibilità dell'antischiuma nel sistema a schiuma Quando il tensioattivo è completamente disciolto in una soluzione acquosa, viene solitamente disposto direzionalmente sull'interfaccia gas-liquido della schiuma per stabilizzare la schiuma. Quando il tensioattivo è allo stato insolubile o sovrasaturo, le particelle si disperdono nella soluzione e si accumulano sulla schiuma, la quale agisce da antischiuma.

3. Anche la temperatura ambiente del sistema schiumogeno e la temperatura del liquido schiumogeno possono influenzare le prestazioni dell'antischiuma. Quando la temperatura del liquido schiumogeno stesso è relativamente alta, si consiglia di utilizzare uno speciale antischiuma resistente alle alte temperature, perché se si utilizza un antischiuma normale, l'effetto antischiuma sarà sicuramente notevolmente ridotto e l'antischiuma demulsifica direttamente la lozione.

4. L'imballaggio, lo stoccaggio e il trasporto degli antischiuma sono adatti per la conservazione a 5-35 ℃ e la durata di conservazione è generalmente di 6 mesi. Non posizionarlo vicino a una fonte di calore né esporlo alla luce solare. Secondo i metodi di conservazione dei prodotti chimici comunemente utilizzati, garantire la sigillatura dopo l'uso per evitare il deterioramento.

6. Il rapporto di aggiunta degli antischiuma alla soluzione originale e alla soluzione diluita presenta una certa deviazione in una certa misura e il rapporto non è uguale. A causa della bassa concentrazione di tensioattivo, la lozione antischiuma diluita è estremamente instabile e non si delaminerà presto. Le prestazioni antischiuma sono relativamente scarse e non sono adatte per lo stoccaggio a lungo termine. Si consiglia l'uso subito dopo la diluizione. La proporzione dell'antischiuma aggiunto deve essere verificata mediante test in loco per valutarne l'efficacia e non deve essere aggiunta in quantità eccessiva.

★Il dosaggio dell'antischiuma

Esistono molti tipi di antischiuma e il dosaggio richiesto per i diversi tipi di antischiuma varia. Di seguito introdurremo il dosaggio di sei tipologie di antischiuma:

1. Antischiuma alcolico: quando si utilizzano antischiuma alcolici, il dosaggio è generalmente compreso tra 0,01 e 0,10%.

2. Antischiuma a base di olio: la quantità di antischiuma a base di olio aggiunta è compresa tra 0,05 e 2%, mentre la quantità di antischiuma a base di esteri di acidi grassi aggiunta è compresa tra 0,002 e 0,2%.

3. Antischiuma ammidici: gli antischiuma ammidici hanno un effetto migliore e la quantità aggiunta è generalmente compresa tra 0,002 e 0,005%.

4. Antischiuma a base di acido fosforico: gli antischiuma a base di acido fosforico sono più comunemente utilizzati nelle fibre e negli oli lubrificanti, con una quantità aggiunta compresa tra lo 0,025 e lo 0,25%.

5. Antischiuma amminico: gli antischiuma amminici vengono utilizzati principalmente nella lavorazione delle fibre, con una quantità aggiunta dello 0,02-2%.

7. Antischiuma a base di etere: gli antischiuma a base di etere sono comunemente utilizzati nella stampa, nella tintura e nella pulizia della carta, con un dosaggio tipico dello 0,025-0,25%.