Què és un antiespumante? Tot el que necessites saber
Què és un antiespumante?
A antiescuma es descompon i evita la formació d'escuma en líquids de processos industrials. La gent sovint l'anomena agent antiescuma. Aquests termes s'utilitzen indistintament, però hi ha una diferència clau entre ells: els antiespumantes eliminen l'escuma existent, mentre que l'antiescuma atura la formació d'escuma nova.
Aquestes substàncies no es dissolen en líquids espumosos i tenen qualitats superficials especials. La manera més ràpida de detectar un bon antiescuma és comprovar dues propietats clau: tant el coeficient d'entrada com el coeficient de propagació han de ser superiors a zero. Aquestes propietats permeten que l'antiescuma es trenqui a les parets de la bombolla d'escuma (làmines) i repartir-se per ells.
Els antiespumantes destrueixen l'escuma mitjançant tres processos principals:
- Deshumectació – es produeix quan les partícules hidròfobes de l'antiescuma entren en contacte amb les làmines d'escuma
- Estirament i pont – succeeix quan les gotes d'espuma de baixa tensió superficial s'estenen i formen ponts inestables a les làmines.
- Desestabilització – té lloc quan les partícules hidròfobes atrauen les cues hidrofòbiques dels tensioactius de l'escuma
El maquillatge químic canvia en funció d'on els feu servir. Trobareu agents antiespumantes comuns com els olis insolubles, polidimetilsiloxans i altres silicones, determinats alcohols, estearats, i glicols. Un antiescuma que funciona bé normalment combina un transportador líquid, com ara oli mineral o silicona, amb sòlids hidrofòbics com la sílice hidrofòbica, etilè-bis-estearamida, àcids grassos, o alcohols grassos.
La hidrofobicitat té un paper crucial en el control de l'escuma. Els millors antiespumantes amb prou feines es dissolen en aigua. L'antiescuma es mou a l'espai entre l'aire i la làmina d'escuma. Crea una lent que s'estén i fa que la pel·lícula d'escuma sigui més fina. Aquesta propagació crea estrès fins que la lent es trenca i trenca la làmina d'escuma. La nova pel·lícula no es torna tan elàstica com la pel·lícula de tensioactiu original que va mantenir unida la bombolla.
La composició química ajuda a classificar els antiespumantes en diferents grups: a base de silicona, a base de polièter, a base d'alcohol gras, i a base d'oli mineral. Cada tipus funciona millor en situacions específiques. A sobre d'això, antiespumantes especialitzats com l'òxid d'etilè-òxid de propilè (EO-PO) els copolímers de blocs ajuden en els compostos de rentavaixelles a màquina i en el processament de la remolatxa sucrera.
La temperatura pot afectar el bon funcionament d'alguns antiespumantes, especialment copolímers de blocs EO-PO, que funcionen millor just per sobre del seu punt de núvol. Tenim un llarg camí per recórrer, però podem basar-nos en aquest progrés per fer que els antiespumantes siguin més respectuosos amb el medi ambient tapant els grups hidroxil terminals amb alquils inferiors i utilitzant segments de polioxialquilè més curts..
Tipus d'antiespumantes
Els antiespumantes es divideixen en diversos tipus diferents segons la seva composició química i propietats físiques. Cada tipus ofereix avantatges específics per a diferents aplicacions industrials.
Antiespumantes a base d'oli
L'antiescuma d'oli utilitza suports com l'oli mineral, oli vegetal, o oli blanc que no es dissolgui en el medi espumós. Aquestes formulacions contenen ceres o sílice hidròfoba per augmentar el seu rendiment. Les ceres inclouen etilè bis estearamida (EBS), ceres de parafina, ceres d'ester, i ceres d'alcohol gras. L'addició de tensioactius ajuda amb l'emulsificació i la propagació. Aquests antiespumantes funcionen millor per eliminar l'escuma superficial, que els fa perfectes per a la producció de paper, fabricació de pintura, i tractament d'aigües residuals.
Antiespumante en pols
Els antiespumantes en pols són antiespumantes a base d'oli sobre suports de partícules com la sílice. Aquests agents sòlids funcionen bé en sistemes de pols seca com el ciment, guix, adhesius de rajoles, i productes a base de guix. Redueixen els buits d'aire i els forats al mateix temps que milloren la treballabilitat i l'acabat superficial. La resistència mecànica dels materials endurits també millora.
Antiespumantes a base d'aigua
Els antiespumantes a base d'aigua barregen diversos olis i ceres amb aigua. L'aigua constitueix 60% a 95% de la seva composició. Els olis minerals o vegetals es combinen amb ceres que contenen alcohols grassos de cadena llarga, sabons d'àcids grassos, o èsters. Aquests productes destaquen com a desaireadors i alliberen l'aire atrapat en lloc de trencar l'escuma superficial. Costen menys, aplicar fàcilment, dispersar millor, i ajudar a protegir el medi ambient.
Antiescuma de silicona
Els antiespumantes de silicona són polímers amb columna vertebral de silici que es presenten en forma d'olis o emulsions a base d'aigua.. Barregen sílice hidròfoba amb oli de silicona, sovint afegint emulsionants per a una ràpida propagació. Aquests potents agents funcionen bé tant en sistemes aquosos com no aquosos. Actuen ràpidament, manejar temperatures extremes i condicions de pH, i serveixen a indústries des de pintures fins a petroli i gas i detergents industrials.
Alquil poliacrilats
Els poliacrilats d'alquil funcionen principalment com a agents d'alliberament d'aire en sistemes no aquosos més que com a trencadors d'escuma.. Normalment vénen en suports dissolvents com els destil·lats de petroli. Les noves investigacions han creat homopolímers acrílics com el poli(acrilat d'hexil), poli(2-acrilat d'etilhexil), i poli(acrilat de dodecil). Aquests polímers suprimeixen l'escuma del petroli cru millor que les silicones.
Antiespumantes a base de glicol
Els antiespumantes a base de glicol barregen poliglicol amb àcids grassos. Inclouen copolímers de polietilenglicol i polipropilè glicol que es presenten com a olis, solucions d'aigua, o emulsions. Les seves bones propietats dispersants els fan ideals quan es produeixen problemes de dipòsit. Aquests antiespumantes brillen en processos industrials específics perquè la seva eficàcia canvia amb la temperatura.
Problemes causats per l'escuma a la indústria
La formació d'escuma crea grans reptes operatius en els processos industrials que van més enllà de ser una molèstia visual. Aquests problemes perjudiquen l'eficiència, seguretat, i la qualitat del producte en la fabricació, tractament d'aigües residuals, fermentació, i molts altres sectors.
Desbordament i perills de seguretat
L'excés d'escuma es vessa dels equips de processament i crea seriosos riscos de seguretat en el lloc de treball. L'escuma vessada fa que el sòl sigui relliscós i posa en perill el personal. L'escuma es pot estendre a les zones de treball properes, que crea riscos de contaminació ambiental i requereix una neteja costosa. En fermentació, Els revestiments d'escuma poden arruïnar lots sencers i danyar l'equip, provocant pèrdues per valor de centenars de milers de lliures. L'escuma de les depuradores d'aigües residuals s'estén a través de circuits biològics, digestors anaeròbics, i unitats de deshidratació, que augmenta els riscos operatius.
Reducció de l'eficiència de la bomba
L'escuma danya els sistemes de bombeig deixant entrar aire a les bombes centrífugues. La presència d'aire redueix el capçal de la bomba i redueix el rendiment i l'eficiència de bombeig. L'equip comença a vibrar més i mostra un major desgast, soroll, generació de calor, i cavitació. L'escuma entra a les línies d'aspiració dels sistemes de lubricació i provoca la fam d'oli, problemes de compressibilitat, i tancament de vapor. Aquests problemes augmenten els costos de manteniment i l'ús d'energia mitjançant operacions de bombeig addicionals. Els dipòsits d'alimentació que desborden sovint indiquen que les bombes tenen dificultats per moure l'escuma pel sistema.
Contaminació i creixement bacterià
Les escumes industrials sovint es converteixen en caldo de cultiu de microorganismes nocius. Les escumes de tractament d'aigües residuals contenen patògens bacterians humans perillosos com les espècies de Mycobacterium i Nocardia. Aquests patògens poden passar per l'aire si els tancs d'aireació no tenen cobertes adequades. L'escuma també porta contaminants hidròfobs, inclosos els contaminants orgànics persistents. Els gens de resistència als antimicrobians poden viatjar a través de l'escuma i els bioaerosols des de les instal·lacions de tractament i suposar riscos per a la salut dels treballadors i les comunitats properes..
Problemes de drenatge i filtració
Les indústries s'enfronten a problemes importants de drenatge i filtració a causa de l'escuma. El líquid drena de l'escuma per gravetat i s'acumula a la part inferior, que crea un contingut líquid desigual que afecta la consistència del producte. Aquest drenatge passa per espais entre bombolles, ja que la capil·laritat i la gravetat impulsen el flux mentre que l'amortiment viscós el resisteix. Filtres de bloqueig d'escuma, obstrueix les bombes, i escurça la vida útil dels equips en aplicacions de processament. Aquests problemes empitjoren en l'extracció de proteïnes per al processament d'aliments perquè el filtrat es fa més difícil.
Defectes de qualitat del producte
L'escuma perjudica la qualitat del producte en moltes indústries. Redueix l'eficiència de transferència de massa i la capacitat de procés en el processament químic i d'aliments. L'escuma durant l'embotellament de begudes crea ompliments inconsistents i augmenta els riscos de contaminació. Els productes amb massa expansió d'escuma mostren canvis en la geometria del perfil i un mal ajust, que es converteix en un gran problema per a perfils complexos que necessiten dimensions precises. L'escuma evita que les solucions de neteja arribin a totes les superfícies i produeixen taques, taques, i neteja menys efectiva.
Aplicacions habituals dels antiespumantes
L'antiescuma antiescuma té un paper important en moltes indústries on el control de l'escuma afecta directament l'eficiència operativa. Les depuradores d'aigües residuals utilitzen aquests agents en diferents etapes de tractament, des de dipòsits d'aireació fins a clarificadors i unitats de tractament de fangs. Aquests agents eviten el desbordament als dipòsits, tancs, trinxeres obertes, i conques d'aireació alhora que protegeix el personal dels riscos per a la salut i la seguretat relacionats amb l'escuma.
Els antiespumantes de qualitat alimentària són essencials en les operacions de processament de la indústria alimentària i de les begudes. Processament de carn, producció de lactis, preparació de fruites i verdures, fabricació de productes de sucre, mòlta de gra, i els processos de fermentació necessiten tots aquests agents. Les operacions de fabricació afegeixen antiespumantes com el polidimetilsiloxà a l'oli de fregir per evitar que les esquitxades perilloses facin escuma..
L'eficiència de la producció de pasta i paper i la qualitat del producte depenen en gran mesura de l'antiescuma de paper. Les taxes de producció augmenten en el rentat d'estoc marró perquè aquests agents milloren el drenatge de la rentadora. Els antiescumadors de les màquines de paper redueixen l'aire arrossegat a la caixa del capçal i el cable de formació, la qual cosa comporta un millor drenatge i uns costos de vapor més baixos. Les fàbriques de paper s'enfrontarien a una acumulació massiva d'escuma en rentar la polpa sense antiespumantes efectius, provocant problemes de fabricació, menor productivitat, i parades de plantes.
Les operacions de petroli i gas necessiten antiespumantes per manejar l'escuma que es forma durant la despresurització d'hidrocarburs. Aquests agents treballen en la separació de gasoil, fang de perforació, deshidratació de gasos, i processos de depuració de gasos. Ajuden a controlar la contaminació dels compressors de gas, fregadores, i separadors de fases que extreuen petroli cru.
Els fabricants de pintures i recobriments confien en l'antiescuma de pintura per garantir una suavitat, aplicació sense bombolles que evita els forats – defectes inacceptables en recobriments d'automòbils i pintures arquitectòniques. Fabricació química, tèxtils, electrònica, i la producció d'adhesius també necessiten antiespumantes per mantenir l'eficiència del procés i evitar problemes de qualitat relacionats amb l'escuma.
Com es proveen els antiespumantes
La prova d'antiespumantes requereix procediments estandarditzats per avaluar el seu rendiment en condicions industrials. L'equip principal utilitza diversos enfocaments de prova per determinar com els antiespumantes controlen l'escuma en diferents situacions.
Mesura de l'alçada de l'escuma
La mesura de l'alçada de l'escuma és un enfocament bàsic de prova per avaluar els antiespumantes. El mètode del cilindre de mesura funciona bé amb sistemes de recobriment de baixa viscositat i emulsions pures. Els científics afegeixen uns 20 ml de mostra en un cilindre de mesura de 50 ml amb un tap i inclouen una quantitat específica d'antiescuma. Sacsegen el cilindre amb força 20 vegades i registre l'alçada de l'escuma immediatament i després d'un temps determinat. Els mètodes d'agitació d'alta velocitat proporcionen estàndards de mesura més precisos. Aquest procés afegeix mostres de recobriment a un vas de precipitats amb antiescuma i les remena 3000-6000 r/min durant un temps determinat. Un volum d'escuma més petit indica propietats antiespumantes més fortes.
Prova d'aire incorporat
Les proves d'aire arrastrat mesuren les bombolles d'aire repartides per un líquid en lloc de l'escuma superficial. El provador portàtil Quick Air ofereix ràpidament, mesures precises de l'aire entrat en sistemes de procés. Aquest dispositiu accionat manualment treu mostres directament del fluid de procés a través d'una configuració de pistó i cilindre. Un sensor de pressió de diafragma enrasat mesura la pressió mentre que un transductor de posició lineal supervisa el moviment del pistó de compressió. El microprocessador utilitza els principis de la llei dels gasos ideals per calcular el contingut d'aire i mostra els resultats digitalment 0.1 a 100 percentatge de volum. El Pulse Air permet fer proves en línia automatitzades amb sensors d'estat sòlid que s'ajusten a canonades o dipòsits de procés. El contingut d'aire i els polsos de pressió tenen una relació inversa – menys aire dóna lloc a polsos de pressió més forts.
Prova de temps de drenatge
Les proves de temps de drenatge mostren la rapidesa amb què el líquid drena de l'escuma després d'afegir antiespumante. Els científics fan un seguiment del temps necessari perquè l'escuma es col·lapsi a certs nivells o desaparegui completament. La prova crea escuma estandarditzada, afegeix antiescuma, i mesura intervals de temps fins que l'escuma assoleix marcadors d'alçada específics. Per posar només un exemple, els provadors observen quan l'escuma col·lapsant arriba a la marca dels 60 cc i quan va “plana” – el punt on l'escuma s'obre per primera vegada per mostrar la superfície líquida. Mesures a intervals establerts de 60 segons i 5 minuts revelen dades addicionals sobre la persistència de l'escuma.
Preguntes freqüents
Q1. Quin és l'objectiu principal d'un antiescuma? Un antiespumante és un additiu químic dissenyat per reduir i prevenir la formació d'escuma en líquids de processos industrials. Funciona desestabilitzant les bombolles d'escuma, fent-los trencar i trencar-los, que ajuda a mantenir l'eficiència operativa i la qualitat del producte en diverses indústries.
P2. Hi ha alternatives naturals als antiespumantes sintètics?? Sí, Es disposa d'antiespumantes naturals derivats d'olis vegetals o extractes de plantes. Aquests agents antiespumants naturals es poden utilitzar per reduir o eliminar l'escuma en diversos processos, oferint una alternativa respectuosa amb el medi ambient a les opcions sintètiques.
P3. Quins són alguns tipus comuns d'antiespumantes? Hi ha diversos tipus d'antiespumantes, inclòs a base d'oli, pols, a base d'aigua, a base de silicona, poliacrilats d'alquil, i antiespumantes a base de glicol. Cada tipus té avantatges específics i s'adapta a diferents aplicacions en indústries com la producció de paper, tractament d'aigües residuals, i processament d'aliments.
P4. En quines indústries s'utilitzen habitualment antiespumantes? Els antiespumantes s'utilitzen àmpliament en indústries com ara el tractament d'aigües residuals, processament d'aliments i begudes, producció de pasta i paper, operacions de petroli i gas, fabricació de pintures i recobriments, i producció química. Tenen un paper crucial per mantenir l'eficiència operativa i la qualitat del producte en aquests sectors.
P5. Com es prova normalment l'eficàcia dels antiespumantes? L'eficàcia de l'antiescuma normalment es prova mitjançant mètodes com ara la mesura de l'alçada de l'escuma, proves d'aire incorporat, i proves de temps de drenatge. Aquests procediments estandarditzats avaluen el rendiment d'un antiescuma en diverses condicions industrials, factors de mesura com la reducció d'escuma, contingut d'aire en líquids, i la velocitat de col·lapse de l'escuma.