Nguyên lý, phân loại, lựa chọn và liều lượng chất khử bọt

Các sản phẩm chính của chúng tôi: Amino silicone, silicone khối, silicone ưa nước, tất cả các loại nhũ tương silicone, chất tăng độ bền cọ xát ướt, chất chống thấm nước (Không chứa Flo, Carbon 6, Carbon 8), hóa chất tẩy rửa demin (ABS, Enzyme, chất bảo vệ Spandex, chất tẩy mangan ), Các nước xuất khẩu chính: Ấn Độ, Pakistan, Bangladesh, Türkiye, Indonesia, Uzbekistan, v.v., chi tiết hơn vui lòng liên hệ: Mandy +86 19856618619 (Whatsapp)

Vấn đề tạo bọt trong xử lý nước đã khiến nhiều người băn khoăn. Ở giai đoạn đầu vận hành, bọt, bọt hoạt động bề mặt, bọt tác động, bọt peroxide, bọt được tạo ra bằng cách thêm chất diệt khuẩn không oxy hóa trong xử lý nước tuần hoàn, v.v., do đó việc sử dụng chất khử bọt trong xử lý nước là tương đối phổ biến. Bài viết này giới thiệu toàn diện về nguyên lý, phân loại, lựa chọn và liều lượng của chất khử bọt!

★ Loại bỏ bọt

1. Phương pháp vật lý

Từ quan điểm vật lý, các phương pháp loại bỏ bọt chủ yếu bao gồm đặt vách ngăn hoặc màn lọc, khuấy cơ học, tĩnh điện, đóng băng, sưởi ấm, hơi nước, chiếu xạ tia, ly tâm tốc độ cao, giảm áp suất, rung tần số cao, phóng điện tức thời và siêu âm (kiểm soát chất lỏng âm thanh). Các phương pháp này đều thúc đẩy tốc độ truyền khí ở hai đầu của màng chất lỏng và sự xả chất lỏng của màng bong bóng ở các mức độ khác nhau, làm cho hệ số ổn định của bọt nhỏ hơn hệ số suy giảm, do đó số lượng bọt giảm dần. Tuy nhiên, nhược điểm chung của các phương pháp này là chúng bị hạn chế nhiều bởi các yếu tố môi trường và có tốc độ khử bọt thấp. Ưu điểm là bảo vệ môi trường và tỷ lệ tái sử dụng cao.

2. Phương pháp hóa học

Các phương pháp hóa học để loại bỏ bọt chủ yếu bao gồm phương pháp phản ứng hóa học và thêm chất khử bọt.

Phương pháp phản ứng hóa học đề cập đến phản ứng hóa học giữa chất tạo bọt và chất tạo bọt bằng cách thêm một số thuốc thử để tạo ra các chất không tan trong nước, do đó làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt trong màng chất lỏng và thúc đẩy quá trình vỡ bọt. Tuy nhiên, phương pháp này có một số nhược điểm như độ không đảm bảo về thành phần chất tạo bọt và tác hại của các chất không hòa tan đối với thiết bị hệ thống. Phương pháp khử bọt được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong các ngành công nghiệp khác nhau là phương pháp thêm chất khử bọt. Ưu điểm lớn nhất của phương pháp này là hiệu quả khử bọt cao và dễ sử dụng. Tuy nhiên, việc tìm kiếm một chất khử bọt phù hợp và hiệu quả mới là điều quan trọng.

★ Nguyên lý khử bọt

Chất khử bọt hay còn gọi là chất khử bọt có các nguyên tắc sau:

1. Cơ chế giảm sức căng bề mặt cục bộ của bọt dẫn đến vỡ bọt là do lượng cồn hoặc dầu thực vật cao hơn được rắc lên bọt, khi hòa tan thành chất lỏng tạo bọt, sức căng bề mặt sẽ giảm đi đáng kể. Bởi vì các chất này thường có độ hòa tan thấp trong nước nên việc giảm sức căng bề mặt chỉ giới hạn ở phần cục bộ của bọt, trong khi sức căng bề mặt xung quanh bọt hầu như không thay đổi. Bộ phận có sức căng bề mặt giảm bị kéo mạnh và giãn ra theo mọi hướng, cuối cùng bị gãy.

2. Sự phá hủy tính đàn hồi của màng dẫn đến chất khử bọt bị vỡ được thêm vào hệ thống bọt, chất này sẽ khuếch tán đến giao diện khí-lỏng, khiến chất hoạt động bề mặt có tác dụng ổn định bọt khó phục hồi độ đàn hồi của màng.

3. Chất khử bọt thúc đẩy sự thoát nước của màng chất lỏng có thể thúc đẩy sự thoát nước của màng chất lỏng, do đó làm vỡ bong bóng. Tốc độ thoát bọt có thể phản ánh độ ổn định của bọt. Việc thêm chất làm tăng tốc độ thoát bọt cũng có thể đóng vai trò khử bọt.

4. Thêm các hạt rắn kỵ nước có thể làm vỡ bong bóng trên bề mặt bong bóng. Các hạt rắn kỵ nước thu hút đầu kỵ nước của chất hoạt động bề mặt, làm cho các hạt kỵ nước trở nên ưa nước và đi vào pha nước, do đó đóng vai trò khử bọt.

5. Chất hoạt động bề mặt hòa tan và tạo bọt có thể làm vỡ bong bóng. Một số chất có trọng lượng phân tử thấp có thể trộn hoàn toàn với dung dịch có thể hòa tan chất hoạt động bề mặt và làm giảm nồng độ hiệu quả của nó. Các chất phân tử thấp có tác dụng này, chẳng hạn như octanol, ethanol, propanol và các loại rượu khác, không chỉ có thể làm giảm nồng độ chất hoạt động bề mặt trong lớp bề mặt mà còn hòa tan vào lớp hấp phụ chất hoạt động bề mặt, làm giảm độ nén của các phân tử chất hoạt động bề mặt, do đó làm suy yếu tính ổn định của bọt.

6. Lớp điện kép chất hoạt động bề mặt phân hủy điện phân đóng vai trò khử bọt trong sự tương tác của lớp điện kép chất hoạt động bề mặt với bọt để tạo ra chất lỏng tạo bọt ổn định. Thêm chất điện phân thông thường có thể làm sập lớp điện kép của chất hoạt động bề mặt.

★ Phân loại chất khử bọt

Các chất khử bọt thường được sử dụng có thể được chia thành silicone (nhựa), chất hoạt động bề mặt, ankan và dầu khoáng theo thành phần của chúng.

1. Chất khử bọt silicone (resin) hay còn gọi là chất khử bọt nhũ tương được sử dụng bằng cách nhũ hóa và phân tán nhựa silicon với chất nhũ hóa (chất hoạt động bề mặt) trong nước trước khi thêm vào nước thải. Bột mịn silicon dioxide là một loại chất khử bọt gốc silicon khác có tác dụng khử bọt tốt hơn.

2. Các chất hoạt động bề mặt như chất khử bọt thực chất là chất nhũ hóa, nghĩa là chúng sử dụng sự phân tán của chất hoạt động bề mặt để giữ cho các chất tạo bọt ở trạng thái nhũ hóa ổn định trong nước, để tránh tạo bọt.

3. Chất khử bọt gốc kiềm là chất khử bọt được tạo ra bằng cách nhũ hóa và phân tán sáp parafin hoặc các dẫn xuất của nó bằng chất nhũ hóa. Việc sử dụng chúng tương tự như các chất khử bọt nhũ hóa dựa trên chất hoạt động bề mặt.

4. Dầu khoáng là thành phần khử bọt chính. Để nâng cao hiệu quả, đôi khi xà phòng kim loại, dầu silicon, silica và các chất khác được trộn lẫn với nhau để sử dụng. Ngoài ra, các chất hoạt động bề mặt khác nhau đôi khi có thể được thêm vào để tạo điều kiện cho dầu khoáng khuếch tán lên bề mặt dung dịch tạo bọt hoặc để phân tán đều xà phòng kim loại và các chất khác trong dầu khoáng.
★ Ưu nhược điểm của các loại chất khử bọt

Việc nghiên cứu và ứng dụng các chất khử bọt hữu cơ như dầu khoáng, amit, rượu bậc thấp, axit béo và este của axit béo, este photphat, v.v. còn khá sớm và thuộc thế hệ chất khử bọt đầu tiên. Chúng có ưu điểm là dễ dàng có được nguyên liệu thô, hiệu quả môi trường cao và chi phí sản xuất thấp; Nhược điểm là hiệu quả khử bọt thấp, độ đặc hiệu cao và điều kiện sử dụng khắc nghiệt.

Chất khử bọt polyether là chất khử bọt thế hệ thứ hai, chủ yếu bao gồm polyether chuỗi thẳng, polyether bắt đầu từ rượu hoặc amoniac và các dẫn xuất polyether với quá trình este hóa nhóm cuối. Ưu điểm lớn nhất của chất khử bọt polyether là khả năng chống tạo bọt mạnh mẽ. Ngoài ra, một số chất khử bọt polyether còn có các đặc tính tuyệt vời như chịu nhiệt độ cao, kháng axit và kiềm mạnh; Những nhược điểm bị hạn chế bởi điều kiện nhiệt độ, phạm vi ứng dụng hẹp, khả năng khử bọt kém và tỷ lệ vỡ bong bóng thấp.

Chất khử bọt silicon hữu cơ (chất khử bọt thế hệ thứ ba) có hiệu suất khử bọt mạnh, khả năng khử bọt nhanh, độ bay hơi thấp, không độc hại với môi trường, không có quán tính sinh lý và có nhiều ứng dụng. Do đó, chúng có triển vọng ứng dụng rộng rãi và tiềm năng thị trường rất lớn, nhưng hiệu suất khử bọt của chúng lại kém.

Chất khử bọt polysiloxane biến đổi polyether kết hợp các ưu điểm của cả chất khử bọt polyether và chất khử bọt organosilicon, và là hướng phát triển của chất khử bọt. Đôi khi nó có thể được tái sử dụng dựa trên khả năng hòa tan ngược của nó, nhưng hiện tại có rất ít loại chất khử bọt như vậy và chúng vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu và phát triển nên chi phí sản xuất cao.

★ Lựa chọn chất khử bọt

Việc lựa chọn chất khử bọt phải đáp ứng các tiêu chí sau:

1. Nếu không tan hoặc không tan trong dung dịch tạo bọt sẽ làm vỡ bọt. Chất khử bọt nên tập trung vào màng xốp. Đối với chất khử bọt thì nên cô đặc và cô đặc ngay lập tức, còn đối với chất ức chế tạo bọt thì nên duy trì ở trạng thái này thường xuyên. Vì vậy, chất khử bọt ở trạng thái siêu bão hòa trong chất lỏng tạo bọt và chỉ những chất không hòa tan hoặc hòa tan kém mới có xu hướng đạt đến trạng thái siêu bão hòa. Không hòa tan hoặc khó hòa tan, dễ kết tụ ở bề mặt khí-lỏng, dễ tập trung trên màng bong bóng và có thể hoạt động ở nồng độ thấp hơn. Chất khử bọt được sử dụng trong hệ thống nước, các phân tử thành phần hoạt chất, phải có tính kỵ nước mạnh và ưa nước yếu, có giá trị HLB trong khoảng 1,5-3 để có hiệu quả tốt nhất.

2. Độ căng bề mặt thấp hơn chất lỏng tạo bọt và chỉ khi lực liên phân tử của chất khử bọt nhỏ và sức căng bề mặt thấp hơn chất lỏng tạo bọt thì các hạt chất khử bọt mới có thể xâm nhập và giãn nở trên màng xốp. Điều đáng chú ý là sức căng bề mặt của dung dịch tạo bọt không phải là sức căng bề mặt của dung dịch mà là sức căng bề mặt của dung dịch tạo bọt.

3. Có một mức độ ái lực nhất định với chất lỏng tạo bọt. Vì quá trình khử bọt thực sự là sự cạnh tranh giữa tốc độ xẹp bọt và tốc độ tạo bọt, chất khử bọt phải có khả năng phân tán nhanh trong chất lỏng tạo bọt để nhanh chóng đóng vai trò trong phạm vi rộng hơn của chất lỏng tạo bọt. Để làm cho chất khử bọt khuếch tán nhanh chóng, hoạt chất của chất khử bọt phải có ái lực nhất định với dung dịch tạo bọt. Các thành phần hoạt chất của chất khử bọt quá gần với chất lỏng tạo bọt và sẽ hòa tan; Quá thưa thớt và khó phân tán. Chỉ khi sự gần gũi phù hợp mới mang lại hiệu quả tốt.

4. Chất khử bọt không trải qua phản ứng hóa học với chất lỏng tạo bọt. Khi chất khử bọt phản ứng với chất lỏng tạo bọt, chúng sẽ mất hiệu quả và có thể tạo ra các chất có hại ảnh hưởng đến sự phát triển của vi sinh vật.

5. Độ biến động thấp và thời gian tác dụng dài. Đầu tiên, cần xác định xem hệ thống cần sử dụng chất khử bọt là gốc nước hay gốc dầu. Trong ngành công nghiệp lên men, nên sử dụng các chất khử bọt gốc dầu như silicone biến tính polyether hoặc chất khử bọt gốc polyether. Ngành công nghiệp sơn gốc nước đòi hỏi chất khử bọt gốc nước và chất khử bọt silicon hữu cơ. Chọn chất khử bọt, so sánh lượng thêm vào và dựa trên giá tham khảo để xác định sản phẩm chất khử bọt phù hợp và tiết kiệm nhất.

★Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả sử dụng chất khử bọt

1. Độ phân tán và tính chất bề mặt của chất khử bọt trong dung dịch ảnh hưởng đáng kể đến các đặc tính khử bọt khác. Chất khử bọt phải có mức độ phân tán thích hợp và các hạt có kích thước quá lớn hoặc quá nhỏ có thể ảnh hưởng đến hoạt động khử bọt của chúng.

2. Khả năng tương thích của chất khử bọt trong hệ thống bọt Khi chất hoạt động bề mặt hòa tan hoàn toàn trong dung dịch nước, nó thường được bố trí định hướng trên bề mặt khí-lỏng của bọt để ổn định bọt. Khi chất hoạt động bề mặt ở trạng thái không hòa tan hoặc siêu bão hòa, các hạt phân tán trong dung dịch và tích tụ trên bọt, bọt hoạt động như chất khử bọt.

3. Nhiệt độ môi trường của hệ thống tạo bọt và nhiệt độ của chất lỏng tạo bọt cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của chất khử bọt. Khi nhiệt độ của chất lỏng tạo bọt tương đối cao, nên sử dụng chất khử bọt chịu nhiệt độ cao đặc biệt, vì nếu sử dụng chất khử bọt thông thường, hiệu quả khử bọt chắc chắn sẽ giảm đi rất nhiều và chất khử bọt sẽ trực tiếp khử nhũ tương cho kem dưỡng da.

4. Việc đóng gói, bảo quản và vận chuyển chất khử bọt thích hợp để bảo quản ở nhiệt độ 5-35oC và thời hạn sử dụng thường là 6 tháng. Không đặt nó gần nguồn nhiệt hoặc tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Theo các phương pháp bảo quản hóa chất thông dụng, đảm bảo đậy kín sau khi sử dụng để tránh hư hỏng.

6. Tỷ lệ bổ sung chất khử bọt vào dung dịch ban đầu và dung dịch pha loãng có một số sai lệch ở một mức độ nhất định và tỷ lệ không bằng nhau. Do nồng độ chất hoạt động bề mặt thấp nên dung dịch khử bọt pha loãng cực kỳ không ổn định và sẽ không bị bong ra sớm. Hiệu suất khử bọt tương đối kém, không thích hợp để lưu trữ lâu dài. Nên sử dụng ngay sau khi pha loãng. Tỷ lệ chất khử bọt được thêm vào cần phải được xác minh thông qua thử nghiệm tại chỗ để đánh giá hiệu quả của nó và không nên thêm quá mức.

★ Liều lượng chất khử bọt

Có nhiều loại chất khử bọt và liều lượng cần thiết cho các loại chất khử bọt khác nhau cũng khác nhau. Dưới đây, chúng tôi sẽ giới thiệu liều lượng của sáu loại chất khử bọt:

1. Chất khử bọt rượu: Khi sử dụng chất khử bọt rượu, liều lượng thường nằm trong khoảng 0,01-0,10%.

2. Chất khử bọt gốc dầu: Lượng chất khử bọt gốc dầu được thêm vào là từ 0,05-2% và lượng chất khử bọt este axit béo được thêm vào là từ 0,002-0,2%.

3. Chất khử bọt amide: Chất khử bọt amide có tác dụng tốt hơn và lượng bổ sung thường nằm trong khoảng 0,002-0,005%.

4. Chất khử bọt axit photphoric: Chất khử bọt axit photphoric được sử dụng phổ biến nhất trong sợi và dầu bôi trơn, với lượng bổ sung từ 0,025-0,25%.

5. Chất khử bọt amin: Chất khử bọt amin chủ yếu được sử dụng trong chế biến sợi, với lượng bổ sung 0,02-2%.

7. Chất khử bọt dựa trên Ether: Chất khử bọt dựa trên Ether thường được sử dụng trong in giấy, nhuộm và làm sạch, với liều lượng thông thường là 0,025-0,25%.