거품 제거: 거품 방지제는 어떻게 선택하나요?
거품 발생은 종종 산업 생산과 일상 생활에서 불편과 문제를 야기하기 때문에 효과적인 거품 제거 방법을 찾는 것이 관건이 되었습니다.
거품 제거 방법은 물리적 방법과 화학적 방법의 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.
물리적 관점에서 거품을 제거하기 위해 여러 가지 방법을 사용할 수 있습니다. 예를 들어 배플이나 필터를 사용하여 거품의 형성과 생존을 기계적으로 방지하고, 기계적 교반을 사용하여 외력에 의해 거품의 안정성을 깨고, 정전기 효과로 거품의 전하 분포를 변경하고 파열을 촉진하고, 동결과 가열은 각각 온도 변화의 관점에서 거품의 물리적 특성에 영향을 주어 거품 필름의 안정성을 파괴 할 수 있습니다; 증기, 방사선, 고속 원심 분리, 가압 및 감압, 고주파 진동, 순간 방전 및 초음파 (음파 액체 제어)는 모두 다양한 정도로 액체 필름의 양쪽 끝에서 가스 투과성을 높이고 거품 필름의 배출을 가속화하며 거품의 안정성 계수가 감쇠 계수보다 낮아져 거품의 양을 점차적으로 감소시킬 수 있습니다. 그러나 이러한 물리적 방법은 환경적 요인에 의해 분명히 제한되며 높은 수준의 소포 효율을 달성하기는 어렵습니다. 그러나 환경 친화적이고 재활용률이 높다는 장점이 있으므로 환경 요건이 엄격한 일부 시나리오에서는 여전히 가치가 있습니다.
화학적 소포 방법에는 주로 화학 반응 방법과 소포제 첨가 방법이 있습니다. 화학 반응 방법은 발포 시스템에 특정 시약을 첨가하여 발포제와 화학 반응을 일으켜 물에 녹지 않는 물질을 생성하여 액체 필름의 계면 활성제 농도를 낮추고 궁극적으로 발포가 끊어지게 하는 방법입니다. 그러나 이 방법은 발포제의 조성을 결정하기 어렵고 생성된 불용성 물질이 시스템 장비를 손상시킬 수 있다는 딜레마에 직면해 있습니다. 오늘날 다양한 산업에서 소포제를 첨가하는 것이 가장 널리 사용되는 소포 수단입니다. 소포제의 가장 큰 장점은 높은 소포 효율과 극도의 사용 편의성이지만, 핵심은 적합하고 효과적인 소포제 제품을 찾는 것입니다.
소포제의 작동 원리는 다양한 형태를 취할 수 있습니다. 한 가지 방법은 거품의 국부적인 표면 장력을 줄이는 것입니다. 예를 들어, 고급 알코올이나 식물성 오일을 거품에 분사하면 거품 액체에 용해되어 국부적인 표면 장력을 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 물질은 물에 대한 용해도가 낮기 때문에 표면 장력의 감소는 거품의 국소 영역으로 제한되고 그 주변의 표면 장력은 거의 변하지 않습니다. 표면 장력이 감소한 부분은 주변으로 강하게 당겨져 거품이 부러질 때까지 팽창합니다. 화학 물질 생산의 일부 반응 용기를 예로 들어 보겠습니다. 반응이 진행되는 동안 다량의 거품이 발생합니다. 적당량의 고급 알코올 소포제를 첨가하면 거품의 안정성을 효과적으로 파괴하여 반응이 원활하게 진행될 수 있습니다. 둘째, 소포제가 폼 시스템에 첨가 된 후 기체-액체 계면으로 퍼져 폼 안정성을 가진 계면 활성제가 필름의 탄성을 회복하는 능력을 파괴하여 거품이 부러지게합니다. 셋째, 소포제는 액체 필름의 배출을 촉진할 수 있습니다. 거품의 배출 속도는 거품 안정성과 밀접한 관련이 있습니다. 거품 배출을 가속화할 수 있는 물질도 소포 효과를 가질 수 있습니다. 넷째, 기포 표면에 첨가 된 소수성 고체 입자는 계면 활성제의 소수성 끝을 끌어 당겨 소수성 입자를 친수성으로 만들고 수성 상으로 들어가 기포를 파열시킵니다. 이 원리는 일부 하수 처리 공정에서 특정 소수성 고체 입자를 추가하여 거품을 제거하는 데 사용할 수 있습니다. 다섯째, 옥탄올, 에탄올 및 프로판올과 같은 알코올과 같이 용액과 완전히 혼합 될 수있는 일부 저분자 물질은 기포 표면의 계면 활성제를 용해시켜 유효 농도를 감소시킬 수 있습니다. 표면층의 계면 활성제 농도를 낮출 수있을뿐만 아니라 계면 활성제 흡착층에 용해되어 거품의 안정성을 약화시킬 수 있습니다. 여섯째, 거품에서 계면 활성제의 이중 전기 층의 상호 작용에 의존하여 안정성을 생성하는 발포 액체의 경우 일반적인 전해질을 추가하면 계면 활성제의 이중 전기 층을 파괴하여 거품 제거 목적을 달성 할 수 있습니다.
일반적인 소포제는 구성 성분에 따라 실리콘(수지), 계면활성제, 파라핀, 미네랄 오일로 나눌 수 있습니다. 유화 소포제라고도 하는 실리콘 소포제는 유화제(계면활성제)를 사용하여 실리콘 수지를 물에 유화시킨 다음 폐수에 첨가하여 사용합니다. 실리카 미세 분말은 소포 특성이 우수한 실리콘 소포제의 또 다른 유형입니다. 계면활성제 소포제는 실제로 분산 효과를 사용하여 거품 물질을 물속에서 안정적인 유화 상태로 유지하여 거품이 형성되는 것을 방지하는 유화제입니다. 파라핀 소포제는 파라핀 또는 그 유도체를 유화제로 유화 및 분산시켜 만들어지며, 계면활성제를 사용한 유화 소포제와 그 용도가 유사합니다. 미네랄 오일이 주요 소포제 성분이며, 효과를 높이기 위해 금속 비누, 실리콘 오일, 실리카 등의 물질을 함께 사용하기도 합니다. 또한 미네랄 오일이 발포액 표면에 쉽게 퍼지도록 하거나 미네랄 오일에 금속 비누를 고르게 분산시키기 위해 다양한 계면활성제를 첨가합니다.
소포제의 종류에 따라 장단점이 있습니다. 미네랄 오일, 아미드, 저알코올, 지방산 및 지방산 에스테르, 인산염과 같은 유기 소포제는 1세대 소포제에 속합니다. 이러한 소포제는 비교적 일찍 개발되어 적용되었으며 원료를 쉽게 구할 수 있고 환경 친화적이며 생산 비용이 저렴하다는 장점이 있습니다. 하지만 소포 효율이 낮고 특이성이 높으며 사용 조건이 까다롭다는 단점이 있습니다. 폴리에테르 소포제는 2세대 소포제로 주로 선형 폴리에테르, 알코올 또는 아민을 개시제로 하는 폴리에테르, 말단 하이드 록실 폴리에테르 유도체가 포함됩니다. 가장 큰 장점은 강력한 소포 능력이며, 일부는 고온 저항성, 강산 및 알칼리에 대한 내성 등의 우수한 특성도 가지고 있습니다. 그러나 온도에 따라 사용 조건이 크게 제한되고 적용 분야가 상대적으로 좁습니다. 소포 능력과 기포 발생률을 개선할 필요가 있습니다. 3세대 소포제인 실리콘 소포제는 강력한 소포성, 빠른 기포 파괴 속도, 낮은 휘발성, 환경에 무독성, 생리적으로 불활성이며 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다. 광범위한 적용 전망과 거대한 시장 잠재력을 가지고 있지만 일부 특정 시나리오에서는 소포 성능을 개선할 여지가 있습니다. 폴리에테르 개질 폴리실록산 소포제는 폴리에테르 소포제와 실리콘 소포제의 장점을 결합한 소포제의 개발 추세입니다. 때로는 역 용해성에 따라 재사용 할 수 있지만 현재 이러한 유형의 소포제는 거의 없으며 아직 연구 개발 단계에 있으므로 생산 비용이 상대적으로 높습니다.
소포제를 선택할 때는 여러 가지 요소를 고려해야 합니다. 첫째, 소포제는 발포 액체에 불용성이거나 잘 녹지 않아야 합니다. 소포제는 거품막에 농축되어 효과를 발휘해야 하므로 소포제가 이 상태에 빠르게 도달할 수 있어야 하고 소포제가 항상 이 상태를 유지하는 것이 중요합니다. 따라서 불용성 또는 난용성 소포제만이 발포액에서 과포화 상태에 쉽게 도달할 수 있으므로 기체-액체 계면에 축적되어 거품막에 농축되어 더 낮은 농도로 효과를 발휘할 수 있습니다. 수성 시스템에 사용되는 소포제의 경우 활성 성분 분자는 소수성이 강하고 친수성이 약해야 하며, HLB 값이 1.5에서 3 사이일 때 가장 잘 작동합니다. 예를 들어, 수성 페인트 생산에서 소포제가 제대로 용해되지 않으면 거품을 효과적으로 제거할 수 없으며 페인트의 품질과 성능에도 영향을 미칠 수 있습니다. 둘째, 소포제의 표면 장력은 발포 액체의 표면 장력보다 낮아야 합니다. 소포제 분자의 분자간 힘이 약하고 표면 장력이 발포 액체보다 낮을 때만 소포제 입자가 발포 필름에 침투하여 팽창할 수 있습니다. 여기서 발포 액체의 표면 장력은 용액의 표면 장력이 아니라 특히 발포 상태의 표면 장력이라는 점에 유의해야 합니다. 또한 소포제와 발포 액체는 일정한 친화력을 가져야 합니다. 소포 공정은 본질적으로 거품이 붕괴되는 속도와 거품이 생성되는 속도 간의 경쟁이기 때문에 소포제는 넓은 영역에 빠른 효과를 내기 위해 발포액에 빠르게 분산될 수 있어야 합니다. 소포제의 활성 성분이 발포 액체와 너무 유사하면 용해됩니다. 너무 분산되어 있으면 효과를 발휘하기 어렵습니다. 친화력이 적절할 때만 효과가 좋습니다. 또한 소포제는 발포 액체와 화학적으로 반응해서는 안되며, 그렇지 않으면 한편으로는 소포 효과를 잃고 다른 한편으로는 유해 물질이 생성되어 미생물 성장 등에 영향을 미칠 수 있습니다. 마지막으로 소포제는 휘발성이 낮고 작용 지속 시간이 길어야 합니다. 소포제 사용 시스템을 결정할 때는 수성 시스템과 유성 시스템을 구분할 필요가 있습니다. 예를 들어 발효 산업에서는 일반적으로 폴리 에테르 변성 실리콘 오일 또는 폴리 에테르와 같은 유성 소포제를 사용해야하며 수성 페인트 산업에서는 수성 소포제 및 실리콘 소포제를 사용해야합니다. 동시에 가장 적합하고 경제적인 소포제 제품을 얻기 위해 소포제 첨가량을 비교하고 가격을 참조하는 것도 필요합니다.
소포제 사용의 효과는 다양한 요인에 의해서도 영향을 받습니다. 용액 내 소포제의 분산성은 소포 성능에 큰 영향을 미칩니다. 적절한 정도의 분산성을 가져야 하며 입자 크기가 너무 크거나 너무 작으면 소포 활동에 영향을 미칩니다. 폼 시스템의 호환성 측면에서 계면활성제가 수용액에 완전히 용해되면 일반적으로 폼의 기액 계면에서 폼을 안정화시키는 경향이 있는 반면, 계면활성제가 불용성이거나 과포화되면 입자가 용액에 분산되어 폼에 축적되어 거품이 제거됩니다. 발포 시스템의 주변 온도를 무시해서는 안 됩니다. 발포 액체의 온도가 높을 때는 특수 고온 소포제를 사용해야 합니다. 그렇지 않으면 일반 소포제의 소포 효과가 크게 감소 할뿐만 아니라 유화도 발생할 수 있습니다. 소포제는 포장, 보관 및 운송 중에 5-35°C에서 보관해야 합니다. 유통기한은 일반적으로 6개월입니다. 열원으로부터 멀리하고 햇빛에 노출되지 않도록 보관해야 합니다. 사용 후에는 변질을 방지하기 위해 밀봉해야 합니다. 소포제의 첨가 비율도 매우 중요합니다. 소포제를 희석하지 않은 상태로 첨가할 때의 효과와 희석 후 첨가할 때의 효과는 다릅니다. 계면활성제의 농도가 낮기 때문에 희석 후 소포제 에멀젼은 매우 불안정하여 빠르게 층으로 분리됩니다. 소포 성능이 좋지 않아 장기 보관에 적합하지 않습니다. 소포제는 희석 후 즉시 사용하는 것이 좋습니다. 첨가 비율은 현장 테스트를 통해 원하는 효과를 보장하기 위해 결정해야 하며, 과도하게 첨가해서는 안 됩니다.