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El problema de la espuma en el tratamiento del agua ha desconcertado a mucha gente. En la etapa inicial de puesta en servicio, espuma, espuma tensioactiva, espuma de impacto, espuma de peróxido, espuma generada al agregar bactericida no oxidante en el tratamiento de agua circulante, etc., por lo que el uso de antiespumante en el tratamiento de agua es relativamente común. ¡Este artículo presenta de manera integral el principio, clasificación, selección y dosificación del antiespumante!

★ Eliminación de espuma

1. Métodos físicos

Desde el punto de vista físico, los métodos para eliminar la espuma incluyen principalmente la colocación de deflectores o pantallas filtrantes, agitación mecánica, electricidad estática, congelación, calentamiento, vapor, irradiación con rayos, centrifugación de alta velocidad, reducción de presión, vibración de alta frecuencia, descarga instantánea. y ultrasónico (control acústico de líquidos). Todos estos métodos promueven la velocidad de transmisión de gas en ambos extremos de la película líquida y la descarga líquida de la película de burbujas en diversos grados, haciendo que el factor de estabilidad de la espuma sea menor que el factor de atenuación, de modo que la cantidad de espuma disminuya gradualmente. Sin embargo, la desventaja común de estos métodos es que están muy limitados por factores ambientales y tienen una baja tasa de desespumante. Las ventajas son la protección del medio ambiente y una alta tasa de reutilización.

2. Métodos químicos

Los métodos químicos para eliminar la espuma incluyen principalmente el método de reacción química y la adición de antiespumante.

El método de reacción química se refiere a la reacción química entre el agente espumante y el agente espumante mediante la adición de algunos reactivos para generar sustancias insolubles en agua, reduciendo así la concentración de tensioactivo en la película líquida y promoviendo la ruptura de la espuma. Sin embargo, este método tiene algunas desventajas, como la incertidumbre sobre la composición del agente espumante y el daño de las sustancias insolubles al equipo del sistema. El método antiespumante más utilizado en diversas industrias hoy en día es el método de agregar antiespumantes. La mayor ventaja de este método es su alta eficacia antiespumante y su facilidad de uso. Sin embargo, la clave es encontrar un antiespumante adecuado y eficaz.

★El principio del antiespumante.

Los antiespumantes, también conocidos como antiespumantes, tienen los siguientes principios:

1. El mecanismo de reducción de la tensión superficial local de la espuma que provoca el estallido de la espuma es que se espolvorean alcoholes superiores o aceites vegetales sobre la espuma y, cuando se disuelve en el líquido de la espuma, la tensión superficial se reduce significativamente. Debido a que estas sustancias generalmente tienen baja solubilidad en agua, la reducción de la tensión superficial se limita a la parte local de la espuma, mientras que la tensión superficial alrededor de la espuma casi no cambia. La pieza con tensión superficial reducida se tira fuertemente y se extiende en todas direcciones, y finalmente se rompe.

2. La destrucción de la elasticidad de la membrana provoca que el antiespumante que rompe las burbujas agregado al sistema de espuma se difunda a la interfaz gas-líquido, dificultando que el tensioactivo con efecto estabilizador de la espuma recupere la elasticidad de la membrana.

3. Los antiespumantes que promueven el drenaje de la película líquida pueden promover el drenaje de la película líquida, provocando así el estallido de las burbujas. La tasa de drenaje de la espuma puede reflejar la estabilidad de la espuma. Agregar una sustancia que acelere el drenaje de la espuma también puede desempeñar un papel en la eliminación de espuma.

4. Agregar partículas sólidas hidrofóbicas puede hacer que las burbujas exploten en la superficie de las burbujas. Las partículas sólidas hidrófobas atraen el extremo hidrófobo del tensioactivo, haciendo que las partículas hidrófobas sean hidrófilas y entren en la fase acuosa, desempeñando así un papel en la eliminación de espuma.

5. Los tensioactivos solubilizantes y espumantes pueden provocar la explosión de burbujas. Algunas sustancias de bajo peso molecular que se pueden mezclar completamente con la solución pueden solubilizar el tensioactivo y reducir su concentración efectiva. Las sustancias de bajo peso molecular con este efecto, como el octanol, el etanol, el propanol y otros alcoholes, no solo pueden reducir la concentración de tensioactivo en la capa superficial, sino que también se disuelven en la capa de adsorción del tensioactivo, reduciendo la compacidad de las moléculas del tensioactivo y debilitando así la estabilidad. de espuma.

6.La doble capa eléctrica del tensioactivo de descomposición de electrolitos desempeña un papel antiespumante en la interacción de la doble capa eléctrica del tensioactivo con la espuma para producir un líquido espumoso estable. La adición de electrolito ordinario puede colapsar la doble capa eléctrica del tensioactivo.

★ Clasificación de antiespumantes

Los antiespumantes de uso común se pueden dividir en silicona (resina), tensioactivos, alcanos y aceites minerales según su composición.

1. Los antiespumantes de silicona (resina), también conocidos como antiespumantes en emulsión, se utilizan emulsionando y dispersando resina de silicona con emulsionantes (tensioactivos) en agua antes de agregarla a las aguas residuales. El polvo fino de dióxido de silicio es otro tipo de antiespumante a base de silicio con mejor efecto antiespumante.

2. Los tensioactivos tales como antiespumantes son en realidad emulsionantes, es decir, utilizan la dispersión de tensioactivos para mantener las sustancias formadoras de espuma en un estado emulsionado estable en agua, a fin de evitar la formación de espuma.

3. Los antiespumantes a base de alcanos son antiespumantes elaborados emulsionando y dispersando cera de parafina o sus derivados utilizando emulsionantes. Su uso es similar al de los antiespumantes emulsionantes a base de tensioactivos.

4.El aceite mineral es el principal componente antiespumante. Para mejorar el efecto, a veces se mezclan para su uso jabón metálico, aceite de silicona, sílice y otras sustancias. Además, a veces se pueden agregar varios tensioactivos para facilitar la difusión del aceite mineral sobre la superficie de la solución espumante o para dispersar uniformemente jabones metálicos y otras sustancias en el aceite mineral.
★ Ventajas y desventajas de los diferentes tipos de antiespumantes

La investigación y aplicación de antiespumantes orgánicos como aceites minerales, amidas, alcoholes inferiores, ácidos grasos y ésteres de ácidos grasos, ésteres de fosfato, etc. son relativamente tempranas y pertenecen a la primera generación de antiespumantes. Tienen las ventajas de una fácil disponibilidad de materias primas, un alto desempeño ambiental y bajos costos de producción; Las desventajas son la baja eficacia antiespumante, la gran especificidad y las duras condiciones de uso.

Los antiespumantes de poliéter son antiespumantes de segunda generación, que incluyen principalmente poliéteres de cadena lineal, poliéteres a partir de alcoholes o amoníaco y derivados de poliéter con esterificación de grupos terminales. La mayor ventaja de los antiespumantes de poliéter es su fuerte capacidad antiespumante. Además, algunos antiespumantes de poliéter también tienen excelentes propiedades, como resistencia a altas temperaturas, resistencia a ácidos y álcalis fuertes; Las desventajas están limitadas por las condiciones de temperatura, áreas de aplicación estrechas, escasa capacidad antiespumante y baja tasa de rotura de burbujas.

Los antiespumantes de silicona orgánica (antiespumantes de tercera generación) tienen un fuerte rendimiento antiespumante, una rápida capacidad antiespumante, baja volatilidad, no son tóxicos para el medio ambiente, no tienen inercia fisiológica y tienen una amplia gama de aplicaciones. Por lo tanto, tienen amplias perspectivas de aplicación y un enorme potencial de mercado, pero su rendimiento antiespumante es deficiente.

El antiespumante de polisiloxano modificado con poliéter combina las ventajas de los antiespumantes de poliéter y de los antiespumantes de organosilicio, y es la dirección de desarrollo de los antiespumantes. En ocasiones se puede reutilizar en función de su solubilidad inversa, pero actualmente existen pocos tipos de antiespumantes de este tipo y aún se encuentran en etapa de investigación y desarrollo, lo que genera altos costos de producción.

★ Selección de antiespumantes

La selección de antiespumantes debe cumplir los siguientes criterios:

1. Si es insoluble o insoluble en la solución espumosa, romperá la espuma. El antiespumante debe concentrarse en la película de espuma. En el caso de los antiespumantes, deben concentrarse y concentrarse en un instante, mientras que en el caso de los supresores de espuma, deben mantenerse en este estado con regularidad. Por tanto, los antiespumantes se encuentran en un estado sobresaturado en los líquidos espumosos, y sólo los insolubles o poco solubles son propensos a alcanzar la sobresaturación. Insoluble o difícil de disolver, es fácil de agregar en la interfaz gas-líquido, fácil de concentrar en la membrana de burbujas y puede funcionar en concentraciones más bajas. El antiespumante utilizado en los sistemas de agua, las moléculas del ingrediente activo, deben ser fuertemente hidrófobas y débilmente hidrófilas, con un valor HLB en el rango de 1,5-3 para obtener el mejor efecto.

2. La tensión superficial es menor que la del líquido espumante, y solo cuando las fuerzas intermoleculares del antiespumante son pequeñas y la tensión superficial es menor que la del líquido espumante, las partículas del antiespumante pueden penetrar y expandirse en la película de espuma. Vale la pena señalar que la tensión superficial de la solución espumante no es la tensión superficial de la solución, sino la tensión superficial de la solución espumante.

3. Existe cierto grado de afinidad con el líquido espumoso. Como el proceso antiespumante es en realidad una competencia entre la velocidad de colapso de la espuma y la velocidad de generación de espuma, el antiespumante debe poder dispersarse rápidamente en el líquido espumoso para desempeñar rápidamente un papel en una gama más amplia de líquidos espumosos. Para que el antiespumante se difunda rápidamente, el ingrediente activo del antiespumante debe tener un cierto grado de afinidad con la solución espumante. Los ingredientes activos de los antiespumantes están demasiado cerca de los líquidos espumosos y se disolverán; Demasiado escasos y difíciles de dispersar. Sólo cuando la cercanía es adecuada la eficacia puede ser buena.

4. Los antiespumantes no sufren reacciones químicas con líquidos espumosos. Cuando los antiespumantes reaccionan con líquidos espumosos, pierden su eficacia y pueden producir sustancias nocivas que afectan el crecimiento microbiano.

5.Baja volatilidad y larga duración de acción. En primer lugar es necesario determinar si el sistema que requiere el uso de antiespumantes es de base agua o de base aceite. En la industria de la fermentación, se deben utilizar antiespumantes a base de aceite, como la silicona modificada con poliéter o los a base de poliéter. La industria de recubrimientos a base de agua requiere antiespumantes a base de agua y antiespumantes de silicio orgánico. Seleccionar el antiespumante, comparar la cantidad añadida y en base al precio de referencia determinar el producto antiespumante más adecuado y económico.

★Factores que afectan la eficacia del uso de antiespumantes

1. La dispersabilidad y las propiedades superficiales de los antiespumantes en solución afectan significativamente otras propiedades antiespumantes. Los antiespumantes deben tener un grado adecuado de dispersión, y las partículas demasiado grandes o demasiado pequeñas pueden afectar su actividad antiespumante.

2. Compatibilidad del antiespumante en el sistema de espuma Cuando el tensioactivo está completamente disuelto en una solución acuosa, generalmente se dispone direccionalmente en la interfaz gas-líquido de la espuma para estabilizar la espuma. Cuando el tensioactivo está en estado insoluble o sobresaturado, las partículas se dispersan en la solución y se acumulan en la espuma, y ​​la espuma actúa como antiespumante.

3. La temperatura ambiente del sistema de espuma y la temperatura del líquido espumante también pueden afectar el rendimiento del antiespumante. Cuando la temperatura del líquido espumoso es relativamente alta, se recomienda utilizar un antiespumante especial resistente a altas temperaturas, porque si se utiliza un antiespumante común, el efecto antiespumante ciertamente se reducirá considerablemente y el antiespumante desemulsificará directamente la loción.

4. El embalaje, almacenamiento y transporte de los antiespumantes son adecuados para su almacenamiento a una temperatura de 5 a 35 ℃ y su vida útil es generalmente de 6 meses. No lo coloque cerca de una fuente de calor ni lo exponga a la luz solar. De acuerdo con los métodos de almacenamiento de productos químicos comúnmente utilizados, asegúrese de sellar después de su uso para evitar el deterioro.

6. La proporción de adición de antiespumantes a la solución original y a la solución diluida tiene cierta desviación y la proporción no es igual. Debido a la baja concentración de tensioactivo, la loción antiespumante diluida es extremadamente inestable y no se deslaminará pronto. El rendimiento antiespumante es relativamente pobre, lo que no es adecuado para el almacenamiento a largo plazo. Se recomienda utilizar inmediatamente después de la dilución. La proporción de antiespumante agregado debe verificarse mediante pruebas in situ para evaluar su efectividad y no debe agregarse en exceso.

★La dosis de antiespumante

Hay muchos tipos de antiespumantes y la dosis requerida para los diferentes tipos de antiespumantes varía. A continuación, presentaremos la dosificación de seis tipos de antiespumantes:

1. Antiespumante con alcohol: cuando se utilizan antiespumantes con alcohol, la dosis generalmente está entre 0,01 y 0,10%.

2. Antiespumantes a base de aceite: la cantidad de antiespumantes a base de aceite agregados está entre 0,05 y 2 % y la cantidad de antiespumantes de ésteres de ácidos grasos agregados está entre 0,002 y 0,2 %.

3. Antiespumantes de amida: los antiespumantes de amida tienen un mejor efecto y la cantidad agregada generalmente está entre 0,002 y 0,005%.

4. Antiespumante de ácido fosfórico: los antiespumantes de ácido fosfórico se usan más comúnmente en fibras y aceites lubricantes, con una cantidad agregada entre 0,025 y 0,25%.

5. Antiespumante de amina: Los antiespumantes de amina se utilizan principalmente en el procesamiento de fibras, con una cantidad agregada de 0,02-2%.

7.Antiespumantes a base de éter: Los antiespumantes a base de éter se utilizan comúnmente en la impresión, teñido y limpieza de papel, con una dosis típica de 0,025-0,25%.