Élimination de la mousse : comment choisir un agent antimousse ?
L'apparition de mousse entraîne souvent des désagréments et des problèmes dans la production industrielle et la vie quotidienne, c'est pourquoi il est essentiel de trouver une méthode efficace de démoussage.
Les méthodes de démoussage peuvent être divisées en deux catégories : physiques et chimiques.
D'un point de vue physique, de nombreuses méthodes peuvent être utilisées pour éliminer la mousse. Par exemple, des chicanes ou des filtres peuvent être utilisés pour empêcher mécaniquement la formation et la survie de la mousse ; l'agitation mécanique peut être utilisée pour briser la stabilité de la mousse par des forces externes ; les effets électrostatiques peuvent modifier la distribution des charges de la mousse et favoriser sa rupture ; la congélation et le chauffage peuvent affecter les propriétés physiques de la mousse du point de vue des changements de température, respectivement, détruisant la stabilité du film de mousse ; la vapeur, le rayonnement, la centrifugation à grande vitesse, la pressurisation et la dépressurisation, les vibrations à haute fréquence, la décharge instantanée et les ultrasons (contrôle des liquides par ondes sonores) peuvent tous, à des degrés divers, augmenter la perméabilité au gaz aux deux extrémités du film liquide, accélérer l'expulsion du film de bulles et faire en sorte que le coefficient de stabilité de la mousse soit inférieur à son coefficient d'atténuation, réduisant ainsi progressivement la quantité de mousse. Toutefois, ces méthodes physiques sont clairement limitées par des facteurs environnementaux et il est difficile d'atteindre un niveau élevé d'efficacité en matière de démoussage. Elles ont toutefois l'avantage d'être respectueuses de l'environnement et d'avoir un taux de recyclage élevé, de sorte qu'elles restent utiles dans certains scénarios où les exigences environnementales sont strictes.
Les méthodes de démoussage chimique comprennent principalement les méthodes de réaction chimique et les méthodes d'ajout d'antimousse. Les méthodes de réaction chimique consistent à ajouter des réactifs spécifiques au système de mousse pour provoquer une réaction chimique avec l'agent moussant, générant des substances insolubles dans l'eau, réduisant ainsi la concentration d'agents de surface dans le film liquide et provoquant finalement la rupture de la mousse. Toutefois, cette méthode se heurte à la difficulté de déterminer la composition de l'agent moussant, et les substances insolubles produites peuvent endommager l'équipement du système. Dans diverses industries aujourd'hui, l'ajout d'antimousses est le moyen le plus largement utilisé pour le démoussage. Son principal avantage est sa grande efficacité et son extrême facilité d'utilisation, mais la clé est de trouver un produit antimousse approprié et hautement efficace.
Le principe de fonctionnement des antimousses peut prendre différentes formes. L'une d'entre elles consiste à réduire la tension superficielle locale de la mousse. Par exemple, la pulvérisation d'alcools de haute qualité ou d'huiles végétales dans la mousse, lorsqu'ils se dissolvent dans le liquide de la mousse, peut réduire de manière significative la tension superficielle locale. Comme ces substances sont peu solubles dans l'eau, la réduction de la tension superficielle est limitée à la zone locale de la mousse, et la tension superficielle autour de celle-ci reste pratiquement inchangée. La partie de la tension superficielle qui a été réduite est fortement attirée vers l'environnement et s'étend jusqu'à ce que la mousse se brise. Prenons l'exemple de certaines cuves de réaction dans la production chimique. Au cours de la réaction, une grande quantité de mousse est générée. Si l'on ajoute une quantité modérée d'antimousse à base d'alcool de qualité supérieure, la stabilité de la mousse peut être efficacement détruite, de sorte que la réaction peut se dérouler sans heurts. Deuxièmement, une fois que l'antimousse est ajouté au système de mousse, il se propage à l'interface gaz-liquide, détruisant la capacité de l'agent de surface à stabilité de mousse à restaurer l'élasticité du film, ce qui entraîne la rupture des bulles. Troisièmement, les antimousses peuvent favoriser la décharge des films liquides. La vitesse de décharge de la mousse est étroitement liée à la stabilité de la mousse. Les substances qui peuvent accélérer la décharge de la mousse peuvent également avoir un effet antimousse. Quatrièmement, les particules solides hydrophobes ajoutées à la surface des bulles attireront les extrémités hydrophobes des agents de surface, rendant les particules hydrophobes hydrophiles et pénétrant dans la phase aqueuse, ce qui entraînera la rupture des bulles. Ce principe peut être utilisé dans certains processus de traitement des eaux usées pour éliminer la mousse en ajoutant des particules solides hydrophobes spécifiques. Cinquièmement, certaines substances de faible poids moléculaire qui peuvent être entièrement mélangées à la solution, telles que les alcools comme l'octanol, l'éthanol et le propanol, peuvent dissoudre l'agent de surface à la surface de la bulle, réduisant ainsi sa concentration effective. Non seulement ils peuvent réduire la concentration de l'agent de surface, mais ils peuvent également se dissoudre dans la couche d'adsorption de l'agent de surface, ce qui affaiblit la stabilité de la mousse. Sixièmement, pour les liquides moussants dont la stabilité repose sur l'interaction de la double couche électrique de l'agent de surface dans la mousse, l'ajout d'un électrolyte commun peut détruire la double couche électrique de l'agent de surface pour atteindre l'objectif de l'antimoussage.
Les antimousses courants peuvent être divisés en silicone (résine), surfactant, paraffine et huile minérale en fonction de leur composition. Les antimousses à base de silicone, également connus sous le nom d'antimousses émulsifiants, sont utilisés en émulsifiant des résines de silicone dans l'eau à l'aide d'émulsifiants (surfactants), puis en les ajoutant aux eaux usées. La poudre fine de silice est un autre type d'antimousse à base de silicone qui possède d'excellentes propriétés antimousse. Les antimousses à base de surfactants sont en fait des émulsifiants qui utilisent leur effet dispersant pour maintenir les substances moussantes dans un état émulsifié stable dans l'eau, empêchant ainsi la formation de mousse. Les antimousses à base de paraffine sont fabriqués en émulsionnant et en dispersant de la paraffine ou ses dérivés avec des émulsifiants, et leur utilisation est similaire à celle des antimousses émulsifiants avec des tensioactifs. L'huile minérale est le principal ingrédient antimousse et, pour renforcer l'effet, des substances telles que des savons métalliques, des huiles de silicone et de la silice sont parfois utilisées en combinaison. En outre, divers tensioactifs sont ajoutés pour faciliter la diffusion de l'huile minérale à la surface du liquide moussant ou pour disperser uniformément les savons métalliques dans l'huile minérale.
Les différents types d'antimousses ont leurs propres avantages et inconvénients. Les antimousses organiques tels que l'huile minérale, les amides, les alcools inférieurs, les acides gras et les esters d'acides gras, et les phosphates appartiennent à la première génération d'antimousses. Ces antimousses ont été développés et appliqués relativement tôt et présentent l'avantage d'être des matières premières faciles à obtenir, respectueuses de l'environnement et à faible coût de production. Cependant, ils ont une faible efficacité de démoussage, sont très spécifiques et ont des conditions d'utilisation difficiles. Les antimousses à base de polyéther sont des antimousses de deuxième génération et comprennent principalement des polyéthers linéaires, des polyéthers avec des alcools ou des amines comme initiateurs et des dérivés de polyéther à hydroxyle terminal. Leur principal avantage est leur forte capacité de démoussage, et certains possèdent également d'excellentes propriétés telles que la résistance aux températures élevées et la résistance aux acides et alcalis forts. Toutefois, leurs conditions d'application sont fortement limitées par la température et leurs domaines d'application sont relativement étroits. Leur capacité de démoussage et leur taux d'élimination des bulles doivent être améliorés. En tant qu'antimousse de troisième génération, l'antimousse à base de silicone possède de fortes propriétés antimousse, un taux d'élimination des bulles rapide, une faible volatilité, n'est pas toxique pour l'environnement, est physiologiquement inerte et a un large éventail d'applications. Ses perspectives d'application sont vastes et son potentiel commercial énorme, mais il est encore possible d'améliorer ses performances en matière d'antimousse dans certains scénarios spécifiques. L'antimousse à base de polysiloxane modifié au polyéther combine les avantages de l'antimousse à base de polyéther et de l'antimousse à base de silicone, et constitue la tendance de développement des antimousses. Ils peuvent parfois être réutilisés en raison de leur solubilité inverse, mais il existe actuellement peu de types d'antimousses de ce type et ils en sont encore au stade de la recherche et du développement, de sorte que le coût de production est relativement élevé.
Lors de la sélection d'un antimousse, un certain nombre de facteurs doivent être pris en compte. Tout d'abord, l'antimousse doit être insoluble ou peu soluble dans le liquide moussant. Étant donné que l'antimousse doit se concentrer et exercer son effet sur le film de mousse, il est important que l'antimousse puisse atteindre rapidement cet état et que l'agent antimousse le maintienne en permanence. Par conséquent, seuls les antimousses insolubles ou peu solubles peuvent facilement atteindre un état sursaturé dans le liquide moussant, de sorte qu'ils peuvent s'accumuler à l'interface gaz-liquide et se concentrer sur le film de bulles pour exercer leur effet à une concentration plus faible. Pour les antimousses utilisés dans les systèmes aqueux, les molécules d'ingrédients actifs doivent être fortement hydrophobes et faiblement hydrophiles, et leur efficacité est optimale lorsque la valeur HLB est comprise entre 1,5 et 3. Par exemple, dans la production de peintures à base d'eau, si l'antimousse n'est pas correctement soluble, il ne sera pas en mesure d'éliminer efficacement la mousse et peut également affecter la qualité et la performance de la peinture. Deuxièmement, la tension superficielle de l'antimousse doit être inférieure à celle du liquide moussant. Ce n'est que lorsque les forces intermoléculaires des molécules de l'antimousse sont faibles et que la tension superficielle est inférieure à celle du liquide moussant que les particules de l'antimousse peuvent pénétrer et s'étendre sur le film de mousse. Il convient de noter ici que la tension superficielle du liquide moussant n'est pas la tension superficielle de la solution, mais spécifiquement la tension superficielle à l'état de mousse. En outre, l'antimousse et le liquide moussant doivent avoir une certaine affinité. Étant donné que le processus de démoussage est essentiellement une compétition entre la vitesse à laquelle la mousse s'effondre et la vitesse à laquelle elle est générée, l'antimousse doit pouvoir se disperser rapidement dans le liquide moussant afin d'avoir un effet rapide sur une large zone. Si l'ingrédient actif de l'antimousse est trop proche du liquide moussant, il se dissoudra. S'il est trop dispersé, il aura du mal à agir. L'effet ne sera bon que si l'affinité est appropriée. En outre, l'antimousse ne doit pas réagir chimiquement avec le liquide moussant, sinon il perdra son effet antimousse d'une part, et des substances nocives peuvent être produites d'autre part, affectant la croissance microbienne, etc. Enfin, l'antimousse doit avoir une faible volatilité et une longue durée d'action. Lors de la détermination du système d'utilisation de l'antimousse, il est nécessaire de faire la distinction entre un système à base d'eau et un système à base d'huile. Par exemple, dans l'industrie de la fermentation, les antimousses à base d'huile tels que les huiles de silicone modifiées par des polyéthers ou les polyéthers doivent généralement être utilisés, tandis que les antimousses à base d'eau et les antimousses à base de silicone doivent être utilisés dans l'industrie de la peinture à base d'eau. Parallèlement, il est également nécessaire de comparer la quantité d'antimousse ajoutée et de se référer au prix afin d'obtenir le produit antimousse le plus approprié et le plus économique.
L'efficacité de l'utilisation des antimousses est également influencée par divers facteurs. La dispersibilité de l'antimousse dans la solution a un effet significatif sur la performance de l'antimousse. Le degré de dispersion doit être approprié, et une taille de particule trop grande ou trop petite affectera l'activité anti-mousse. En termes de compatibilité dans le système de mousse, lorsque l'agent tensioactif est complètement dissous dans la solution aqueuse, il a généralement tendance à stabiliser la mousse à l'interface gaz-liquide de la mousse ; tandis que lorsque l'agent tensioactif est insoluble ou sursaturé, ses particules se dispersent dans la solution et s'accumulent sur la mousse, ce qui provoque le démoussage. La température ambiante du système de moussage ne doit pas être ignorée. Lorsque la température du liquide moussant est élevée, un antimousse spécial haute température doit être utilisé. Dans le cas contraire, non seulement l'effet antimousse des antimousses ordinaires sera fortement réduit, mais une désémulsification peut également se produire. Pendant l'emballage, le stockage et le transport, les antimousses doivent être conservés à une température comprise entre 5 et 35 °C. La durée de conservation est généralement de 6 mois. La durée de conservation est généralement de 6 mois. Ils doivent être conservés à l'écart des sources de chaleur et exposés à la lumière du soleil. Après utilisation, ils doivent être scellés pour éviter toute détérioration. Le taux d'addition de l'antimousse est également très important. L'effet de l'ajout de l'antimousse non dilué est différent de celui de l'ajout après dilution. En raison de la faible concentration de l'agent de surface, l'émulsion de l'antimousse après dilution est extrêmement instable et se sépare rapidement en couches. Elle a une faible capacité de démoussage et n'est pas adaptée à un stockage à long terme. Il est recommandé d'utiliser l'antimousse immédiatement après la dilution. Le rapport d'addition doit être déterminé par des tests sur site pour garantir l'effet désiré, et il ne doit pas être surajouté.