Menghilangkan Busa: Bagaimana cara memilih agen antifoam?

Munculnya busa sering kali menyebabkan ketidaknyamanan dan masalah dalam produksi industri dan kehidupan sehari-hari, sehingga menemukan metode penghilang busa yang efektif menjadi kuncinya.

Metode penghilang busa dapat dibagi ke dalam dua kategori: fisik dan kimiawi.

Dari perspektif fisik, banyak metode yang dapat digunakan untuk menghilangkan busa. Misalnya, penyekat atau filter dapat digunakan untuk mencegah pembentukan dan kelangsungan hidup busa secara mekanis; agitasi mekanis dapat digunakan untuk mematahkan stabilitas busa oleh kekuatan eksternal; efek elektrostatik dapat mengubah distribusi muatan busa dan mendorong pecahnya busa; pembekuan dan pemanasan dapat memengaruhi sifat fisik busa dari sudut pandang perubahan suhu, yang masing-masing merusak stabilitas film busa; uap, radiasi, sentrifugasi berkecepatan tinggi, tekanan dan depresurisasi, getaran frekuensi tinggi, pelepasan sesaat dan ultrasound (kontrol cairan gelombang suara) semuanya dapat, pada tingkat yang berbeda-beda, meningkatkan permeabilitas gas di kedua ujung film cair, mempercepat pengusiran film gelembung, dan menyebabkan koefisien stabilitas busa menjadi lebih rendah dari koefisien atenuasinya, sehingga secara bertahap mengurangi jumlah busa. Namun, metode fisik ini jelas dibatasi oleh faktor lingkungan, dan sulit untuk mencapai tingkat efisiensi penghilang busa yang tinggi. Namun, mereka memiliki keuntungan karena ramah lingkungan dan memiliki tingkat daur ulang yang tinggi, sehingga masih bernilai dalam beberapa skenario di mana persyaratan lingkungan sangat ketat.

Metode penghilang busa kimiawi terutama mencakup metode reaksi kimia dan metode penambahan penghilang busa. Metode reaksi kimia melibatkan penambahan reagen tertentu ke sistem busa untuk menyebabkan reaksi kimia dengan zat pembusa, menghasilkan zat yang tidak larut dalam air, sehingga mengurangi konsentrasi surfaktan dalam lapisan cair dan pada akhirnya menyebabkan busa pecah. Namun, metode ini menghadapi dilema kesulitan dalam menentukan komposisi zat pembusa, dan zat yang tidak larut yang dihasilkan dapat merusak peralatan sistem. Di berbagai industri saat ini, penambahan penghilang busa adalah cara penghilang busa yang paling banyak digunakan. Keuntungan terbesarnya adalah efisiensi penghilang busa yang tinggi dan kemudahan penggunaan yang ekstrem, tetapi kuncinya adalah menemukan produk penghilang busa yang cocok dan sangat efektif.

Prinsip kerja penghilang busa bisa dalam berbagai bentuk. Salah satu caranya adalah dengan mengurangi tegangan permukaan lokal busa. Sebagai contoh, menyemprotkan alkohol bermutu tinggi atau minyak nabati ke dalam busa, ketika larut dalam cairan busa, dapat secara signifikan mengurangi tegangan permukaan lokal. Karena zat-zat ini memiliki kelarutan yang rendah dalam air, pengurangan tegangan permukaan terbatas pada area lokal busa, dan tegangan permukaan di sekitarnya hampir tidak berubah. Bagian dari tegangan permukaan yang telah berkurang ditarik dengan kuat ke arah sekelilingnya dan mengembang hingga busa pecah. Sebagai contoh, ambil beberapa bejana reaksi dalam produksi bahan kimia. Selama reaksi berlangsung, sejumlah besar busa dihasilkan. Jika pencegah busa alkohol bermutu tinggi dalam jumlah sedang ditambahkan, stabilitas busa dapat dihancurkan secara efektif, sehingga reaksi dapat berjalan dengan lancar. Kedua, setelah penghilang busa ditambahkan ke sistem busa, ia akan menyebar ke antarmuka gas-cair, menghancurkan kemampuan surfaktan dengan stabilitas busa untuk mengembalikan elastisitas film, sehingga menyebabkan gelembung pecah. Ketiga, penghilang busa dapat mendorong keluarnya film cair. Laju pelepasan busa berkaitan erat dengan stabilitas busa. Zat yang dapat mempercepat keluarnya busa juga dapat memiliki efek penghilang busa. Keempat, partikel padat hidrofobik yang ditambahkan ke permukaan gelembung akan menarik ujung hidrofobik surfaktan, membuat partikel hidrofobik menjadi hidrofilik dan masuk ke dalam fase berair, sehingga memecahkan gelembung. Prinsip ini dapat digunakan dalam beberapa proses pengolahan limbah untuk menghilangkan busa dengan menambahkan partikel padat hidrofobik tertentu. Kelima, beberapa zat dengan molekul rendah yang dapat bercampur sempurna dengan larutan, seperti alkohol seperti oktanol, etanol, dan propanol, dapat melarutkan surfaktan pada permukaan gelembung, sehingga mengurangi konsentrasi efektifnya. Tidak hanya dapat mengurangi konsentrasi surfaktan pada lapisan permukaan, mereka juga dapat larut ke dalam lapisan adsorpsi surfaktan, melemahkan stabilitas busa. Keenam, untuk cairan berbusa yang mengandalkan interaksi lapisan listrik ganda surfaktan dalam busa untuk menghasilkan stabilitas, menambahkan elektrolit umum dapat menghancurkan lapisan listrik ganda surfaktan untuk mencapai tujuan penghilang busa.

Penghilang busa yang umum dapat dibagi menjadi silikon (resin), surfaktan, parafin, dan minyak mineral berdasarkan komposisinya. Penghilang busa silikon, juga dikenal sebagai penghilang busa pengemulsi, digunakan dengan mengemulsi resin silikon dalam air dengan bantuan pengemulsi (surfaktan) dan kemudian menambahkannya ke dalam air limbah. Serbuk halus silika adalah jenis penghilang busa silikon lainnya dengan sifat penghilang busa yang sangat baik. Penghilang busa surfaktan sebenarnya adalah pengemulsi yang menggunakan efek pendispersi untuk menjaga zat berbusa dalam keadaan teremulsi yang stabil di dalam air, sehingga mencegah pembentukan busa. Penghilang busa parafin dibuat dengan mengemulsi dan mendispersikan parafin atau turunannya dengan pengemulsi, dan penggunaannya mirip dengan penghilang busa pengemulsi dengan surfaktan. Minyak mineral adalah bahan penghilang busa utama, dan untuk meningkatkan efeknya, zat-zat seperti sabun logam, minyak silikon, dan silika terkadang digunakan dalam kombinasi. Selain itu, berbagai surfaktan ditambahkan untuk memudahkan minyak mineral menyebar ke permukaan cairan berbusa atau untuk mendispersikan sabun logam secara merata dalam minyak mineral.

Berbagai jenis penghilang busa memiliki kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Penghilang busa organik seperti minyak mineral, amida, alkohol rendah, asam lemak dan ester asam lemak, dan fosfat termasuk dalam penghilang busa generasi pertama. Penghilang busa ini dikembangkan dan diaplikasikan relatif lebih awal, dan memiliki keunggulan berupa bahan baku yang mudah didapat, ramah lingkungan, dan biaya produksi yang rendah. Namun, mereka memiliki efisiensi penghilang busa yang rendah, sangat spesifik, dan memiliki kondisi penggunaan yang keras. Penghilang busa polieter adalah penghilang busa generasi kedua, dan terutama mencakup polieter linier, polieter dengan alkohol atau amina sebagai inisiator, dan turunan polieter hidroksil terminal. Keuntungan terbesarnya adalah kemampuan penghilang busa yang kuat, dan beberapa juga memiliki sifat yang sangat baik seperti tahan suhu tinggi dan tahan terhadap asam dan basa kuat. Namun, kondisi aplikasinya sangat dibatasi oleh suhu, dan bidang aplikasinya relatif sempit. Kemampuan penghilang busa dan tingkat pemecahan gelembungnya perlu ditingkatkan. Sebagai penghilang busa generasi ketiga, penghilang busa silikon memiliki sifat penghilang busa yang kuat, laju pemecahan gelembung yang cepat, volatilitas rendah, tidak beracun bagi lingkungan, lembam secara fisiologis, dan memiliki berbagai macam aplikasi. Ini memiliki prospek aplikasi yang luas dan potensi pasar yang besar, tetapi masih ada ruang untuk peningkatan kinerja penghilang busa dalam beberapa skenario tertentu. Penghilang busa polisiloksan yang dimodifikasi dengan polieter menggabungkan keunggulan penghilang busa polieter dan penghilang busa silikon, dan merupakan tren pengembangan penghilang busa. Kadang-kadang dapat digunakan kembali berdasarkan kelarutan baliknya, tetapi saat ini hanya ada beberapa jenis penghilang busa jenis ini, dan masih dalam tahap penelitian dan pengembangan, sehingga biaya produksinya relatif tinggi.

Ketika memilih penghilang busa, sejumlah faktor perlu dipertimbangkan. Pertama, pencegah busa harus tidak larut atau sulit larut dalam cairan berbusa. Karena pencegah busa perlu berkonsentrasi dan memberikan efeknya pada lapisan busa, maka penting bagi pencegah busa untuk dapat dengan cepat mencapai kondisi ini, dan agen antifoam untuk mempertahankannya setiap saat. Oleh karena itu, hanya penghilang busa yang tidak larut atau kurang larut yang dapat dengan mudah mencapai keadaan jenuh dalam cairan berbusa, sehingga dapat terakumulasi pada antarmuka gas-cair dan berkonsentrasi pada film gelembung untuk memberikan efeknya pada konsentrasi yang lebih rendah. Untuk penghilang busa yang digunakan dalam sistem berair, molekul bahan aktif harus sangat hidrofobik dan hidrofilik lemah, dan bekerja paling baik ketika nilai HLB antara 1,5 dan 3. Misalnya, dalam produksi cat berbahan dasar air, jika pencegah busa tidak larut dengan baik, maka tidak akan dapat menghilangkan busa secara efektif, dan juga dapat mempengaruhi kualitas dan kinerja cat. Kedua, tegangan permukaan penghilang busa harus lebih rendah dari pada tegangan permukaan cairan berbusa. Hanya jika gaya antarmolekul molekul penghilang busa lemah dan tegangan permukaannya lebih rendah daripada cairan berbusa, maka partikel penghilang busa dapat menembus dan mengembang pada lapisan busa. Perlu dicatat di sini bahwa tegangan permukaan cairan berbusa bukanlah tegangan permukaan larutan, tetapi secara khusus tegangan permukaan dalam keadaan berbusa. Lebih jauh lagi, penghilang busa dan cairan berbusa harus memiliki afinitas tertentu. Karena proses penghilang busa pada dasarnya adalah kompetisi antara laju runtuhnya busa dan laju pembentukan busa, penghilang busa harus dapat menyebar dengan cepat di dalam cairan berbusa agar dapat memberikan efek yang cepat pada area yang luas. Jika bahan aktif pencegah busa terlalu mirip dengan cairan berbusa, maka bahan aktif tersebut akan larut. Jika terlalu terdispersi, akan sulit untuk memberikan efek. Efeknya hanya akan bagus jika afinitasnya sesuai. Selain itu, penghilang busa tidak boleh bereaksi secara kimiawi dengan cairan berbusa, jika tidak maka akan kehilangan efek penghilang busa di satu sisi, dan di sisi lain dapat menghasilkan zat berbahaya yang mempengaruhi pertumbuhan mikroba, dll. Terakhir, penghilang busa harus memiliki volatilitas yang rendah dan durasi kerja yang lama. Saat menentukan sistem penggunaan penghilang busa, perlu dibedakan antara sistem berbasis air dan sistem berbasis minyak. Misalnya, dalam industri fermentasi, penghilang busa berbasis minyak seperti minyak silikon yang dimodifikasi polieter atau polieter umumnya harus digunakan, sedangkan penghilang busa berbasis air dan penghilang busa silikon harus digunakan dalam industri cat berbasis air. Pada saat yang sama, perlu juga untuk membandingkan jumlah penghilang busa yang ditambahkan dan mengacu pada harga untuk mendapatkan produk penghilang busa yang paling sesuai dan ekonomis.

Efektivitas penggunaan penghilang busa juga dipengaruhi oleh berbagai faktor. Daya sebar penghilang busa dalam larutan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap kinerja penghilang busa. Ini harus memiliki tingkat dispersi yang sesuai, dan ukuran partikel yang terlalu besar atau terlalu kecil akan mempengaruhi aktivitas penghilang busa. Dalam hal kompatibilitas dalam sistem busa, ketika surfaktan benar-benar larut dalam larutan air, biasanya cenderung menstabilkan busa pada antarmuka gas-cair busa; sedangkan ketika surfaktan tidak larut atau jenuh, partikel-partikelnya akan terdispersi dalam larutan dan terakumulasi pada busa, sehingga menghasilkan busa. Suhu lingkungan dari sistem pembusaan tidak boleh diabaikan. Apabila suhu cairan berbusa tinggi, penghilang busa suhu tinggi khusus harus digunakan. Jika tidak, tidak hanya efek penghilang busa dari penghilang busa biasa akan sangat berkurang, tetapi demulsifikasi juga dapat terjadi. Selama pengemasan, penyimpanan, dan transportasi, penghilang busa harus disimpan pada suhu 5-35 ° C. Umur simpan umumnya 6 bulan. Mereka harus dijauhkan dari sumber panas dan terkena sinar matahari. Setelah digunakan, mereka harus disegel untuk mencegah kerusakan. Rasio penambahan penghilang busa juga sangat penting. Efek penambahan pencegah busa yang tidak diencerkan berbeda dengan efek penambahan setelah pengenceran. Karena konsentrasi surfaktan yang rendah, emulsi penghilang busa setelah pengenceran sangat tidak stabil, dengan cepat memisahkan diri menjadi beberapa lapisan. Performa penghilang busa yang buruk dan tidak cocok untuk penyimpanan jangka panjang. Dianjurkan untuk menggunakan penghilang busa segera setelah pengenceran. Rasio penambahan harus ditentukan melalui pengujian di tempat untuk memastikan efek yang diinginkan, dan tidak boleh ditambahkan secara berlebihan.