消泡劑種類是如何劃分的?不同種類有哪些消泡效果?
消泡劑也有不同的種類,主要分為礦物油、有機硅和聚醚三大類。礦物油消泡劑主要由載體和活性劑等組成。載體的作用是攜帶和稀釋,活性劑的作用是消泡。硅油消泡劑主要有聚二甲基硅氧烷等。常溫下溶解性一般,消泡效率高,抑泡效果好,但高溫下效果不理想。聚醚消泡劑含有聚氧丙烯、環(huán)氧乙烷、甘油醚等物質,效果非常好,抑泡時間長,速度快,溫差穩(wěn)定性好。根據不同場所的不同工業(yè)生產條件,選擇相應的消泡劑。
Sist消泡劑按種類分為有機硅、脂肪醇、聚醚、礦物油、復合消泡劑,廣泛應用于食品、發(fā)酵、醫(yī)藥、石油、造紙、印染、水處理等行業(yè)。
一般來說,消泡劑有兩種分類方法:
①根據消泡劑的化學組成,可分為高級醇、脂肪酸及其鹽、磷酸酯、烴油、聚醚、有機硅聚合物、酰胺等。
②按造紙工藝分為制漿消泡劑、造紙消泡劑和涂布消泡劑三大類。
首先,它分為:
1.天然油脂(即大豆油、玉米油等)。
優(yōu)點:來源容易,價格低廉,使用簡單;
缺點:存放不好,容易變質,增加酸值。
2.聚醚消泡劑。
有很多種,主要包括以下幾種:
A.GP消泡劑。
甘油用作引發(fā)劑,環(huán)氧丙烷或環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷的混合物進行加成聚合。
GP消泡劑親水性差,在發(fā)泡介質中溶解度低,應在稀發(fā)酵液中使用。其抑泡能力優(yōu)于消泡能力,適合添加到基礎培養(yǎng)基中,抑制整個發(fā)酵過程中泡沫的產生。
B.GPE消泡劑是泡沫的大敵。
將環(huán)氧乙烷加入到GP消泡劑的聚丙二醇鏈末端,成為鏈端帶有親水基團的聚氧乙烯氧丙烯甘油。按環(huán)氧乙烷添加量的10%、20%、…50%,分別稱為GPE10、GPE20、…GPE50。
GPE消泡劑親水性好,在發(fā)泡介質中易鋪展,消泡能力強,但溶解度高,消泡活性維持時間短,用于粘稠發(fā)酵液中效果更好。
C.GPES消泡劑:有一種新型聚醚消泡劑。GPE消泡劑的鏈端用疏水硬脂酸鹽密封,形成兩端有疏水鏈、中間有親水鏈的嵌段共聚物。這種結構的分子容易在氣液界面水平聚集,因此表面活性強,消泡效率高。
3.高級醇。
高級醇是強疏水弱親水的線型分子,在水體系中是有效的消泡劑。20世紀70年代初,前蘇聯學者用陰離子、陽離子和非離子表面活性劑在水溶液中進行實驗,提出酒精的消泡效果與其在發(fā)泡溶液中的溶解度和擴散程度有關。C7~C9醇是最有效的消泡劑。
選用合適的乳化劑,將C12~C22高級醇制成粒徑為4~9μm、含量為20~50%的水乳液,作為水體系的消泡劑。
有些酯類,如油酸苯乙醇酯和苯乙酸月桂酯,在青霉素發(fā)酵中有消泡作用,后者也可以作為前體。
磷酸三丁酯(CAS:126-73-8)作為一種古老的消泡劑,至今仍廣泛應用于工業(yè)。由于其極低的表面張力(27.7925℃)和極低的水溶性(0.6125℃,溶劑溶于水),消泡效果顯著。但由于其刺激性和一定的毒性,多用于不接觸食品/日?;瘖y品的其他行業(yè)。
4.硅。
最常用的是聚二甲基硅氧烷,也稱為二甲基硅油。它的表面能低,表面張力低,在水和普通油中的溶解度低,活性高。它的主鏈是硅氧鍵,是非極性分子。與極性溶劑水不相容,與一般油類親和力小。它具有低揮發(fā)性、化學惰性、穩(wěn)定性和低毒性。純聚二甲基硅氧烷不經分散處理很難用作消泡劑。這可能是由于它與水的界面張力高,擴散系數低,在發(fā)泡介質中難以分散。因此,硅油與二氧化硅氣溶膠混合形成復合物,即疏水性二氧化硅氣溶膠與二甲基硅油混合,在一定溫度下處理一定時間。
有機硅消泡劑由硅脂、乳化劑、防水劑、增稠劑等組成。,用適量的水,然后機械乳化。其特點是表面張力低、表面活性高、消泡能力強、消耗低、成本低。它與水和大多數有機物不混溶,能使大多數泡沫介質消泡。它具有良好的熱穩(wěn)定性,可在5℃-150℃的寬溫度范圍內使用。其化學穩(wěn)定性好,不易與其他物質反應。只要配制得當,可在酸、堿、鹽溶液中使用,不損害產品質量;還具有生理慣性LD250g/Kg小鼠,通常用于食品醫(yī)藥行業(yè)。對所有泡沫體系都有抑制和破泡作用,屬于廣譜消泡劑范疇。廣泛用于洗滌劑、造紙、制漿、制糖、電鍍、化肥、助劑、廢水處理等生產過程中的消泡。在石油工業(yè)中,廣泛用于天然氣脫硫以加速油氣分離。也用于乙二醇干燥、芳烴抽提、瀝青加工、潤滑油脫蠟等裝置中控制或抑制氣泡。在紡織行業(yè),用于染色、煮練、上漿過程中的消泡;在化學工業(yè)中,用于合成樹脂、乳膠、油漆、油墨等過程中的消泡。在食品工業(yè)中,它用于各種濃縮、發(fā)酵和蒸餾過程中的消泡。硅脂可以涂在鍋爐壁、出口或金屬網上消泡。硅脂配制成溶液,可用于油相體系消泡。硅脂和低粘度硅油混合成水乳液,可用于各種水相體系的消泡。醫(yī)學上通常用于手術、X線、胃鏡檢查前清除內臟或胃部器官的脹氣。
消泡劑大致可以分為兩類:一類可以消除產生的氣泡,如乙醇;另一種可以抑制氣泡的形成,如乳化硅油。國內許可的消泡劑有乳化硅油、高級醇脂肪酸酯化合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯。
5.聚醚改性硅。
結合聚醚和有機硅消泡劑的優(yōu)點,無毒、對細菌無害、添加量少,是一種性價比較高的產品。
聚醚改性有機硅是由硅氧烷分子中的聚醚鏈段制成的聚醚-硅氧烷共聚物(簡稱硅氧烷醚共聚物)。聚硅氧烷消泡劑具有消泡快、消泡時間長、安全無毒等特點。,但它們不溶于水,耐高溫,耐堿性差。聚醚消泡劑水溶性好,耐高溫,耐堿性強,但消泡速度和消泡時間不理想。聚醚鏈通過縮合技術接枝到聚硅氧烷鏈上,使其具有二級消泡劑的優(yōu)點,成為一種性能優(yōu)異、應用前景廣闊的消泡劑。在硅氧烷共聚物分子中,硅氧烷鏈段是親油基團,聚醚鏈段是親水基團。聚醚鏈中的聚環(huán)氧乙烷鏈可以節(jié)能,提供親水性和發(fā)泡性,而聚環(huán)氧丙烷鏈可以節(jié)能,提供疏水性和滲透性,對降低表面張力有很強的作用。聚醚的端基對硅醚共聚物的性能也有很大的影響。常見的端基有羥基、烷氧基等。調整共聚物中硅氧烷鏈段的相對分子量,可以使共聚物凸顯或削弱有機硅的特性。同樣,改變聚醚鏈段的相對分子量會增加或減少有機硅在分子中的比例,這也會影響共聚物的性能。聚醚改性有機硅消泡劑在水中容易乳化,也稱為“自乳化消泡劑”。當其濁點溫度以上時,失去其在水中的溶解度和機械穩(wěn)定性,耐酸堿和無機鹽??捎糜诳量虠l件下的消泡,廣泛用于滌綸織物的高溫染色和發(fā)酵過程中的消泡。此外,還可用于二乙醇胺脫硫系統(tǒng)的消泡,各種油劑、切削液、防凍液、水性油墨等的消泡。也適用于印刷行業(yè)洗去未固化樹脂后的消泡。是一種典型的有機硅消泡劑,性能優(yōu)異,應用廣泛。聚硅氧烷消泡劑通常由聚二甲基硅氧烷和二氧化硅組成。聚二甲基硅氧烷類消泡劑不溶于水,不易乳化,是消泡體系中理想的消泡劑。聚二甲基硅氧烷的表面性質比碳鏈烴低,因此它的表面張力比紡織工業(yè)中常用的表面活性劑低。純聚二甲基硅氧烷抑泡性能差且慢,消泡效果需要二氧化硅顆粒加強。二氧化硅顆粒被硅油帶到泡沫的氣水界面,進入氣泡液膜。由于其疏水性,與表面活性劑發(fā)泡液滴的接觸角大于90°,迫使發(fā)泡液從固體疏水顆粒表面排出,造成泡沫局部快速引流,導致破裂。這樣,由于協同作用,兩種成分有很好的消泡效果。
6.新型自乳化消泡劑。
它含有特殊改性的聚硅氧烷。它具有優(yōu)異的耐熱性、耐酸堿性和化學穩(wěn)定性,可廣泛用于各種苛刻體系在較寬溫度范圍內的消泡和抑制。
7.聚硅氧烷消泡劑。
聚硅氧烷消泡劑通常由聚二甲基硅氧烷和二氧化硅組成。聚二甲基硅氧烷類消泡劑不溶于水,不易乳化,是消泡體系中理想的消泡劑。聚二甲基硅氧烷的表面性質比碳鏈烴低,因此它的表面張力比紡織工業(yè)中常用的表面活性劑低。純聚二甲基硅氧烷抑泡性能差且慢,消泡效果需要二氧化硅顆粒加強。二氧化硅顆粒被硅油帶到泡沫的氣水界面,進入氣泡液膜。由于其疏水性,與表面活性劑發(fā)泡液滴的接觸角大于90°,迫使發(fā)泡液從固體疏水顆粒表面排出,造成泡沫局部快速引流,導致破裂。因此,由于協同作用,兩種組分產生良好的消泡效果。聚硅氧烷消泡劑因其優(yōu)異的消泡效率等優(yōu)點,在許多領域得到了廣泛的應用,尤其是在紡織染整領域。研究發(fā)現,以聚二甲基硅氧烷和聚乙烯共聚物為基礎的硅氧烷乙二醇消泡劑,由于其特殊的溶解性,在噴射染色等紡織加工中具有理想的消泡效果。
二、按功能分為:
1.耐堿消泡劑。
在高溫強堿條件下,能快速消泡,長時間抑泡。穩(wěn)定性好,消耗低,效率高,無油漂;廣泛用于造紙黑液處理、紡織印染行業(yè)的強堿精練劑、強堿條件下的清洗劑以及其他高溫強堿水溶液體系的消泡。
2.耐酸消泡劑。
由脂肪酸酯和脂肪酰胺組成,廣泛用于濕法磷酸、鈦白粉生產、硼酸生產等強酸體系。
3.高粘度泡沫消泡劑。
該產品是針對造紙制漿黑液、化學選礦和特殊化學反應產生的泡沫而開發(fā)的高效復合消泡劑,具有粘度高、泡沫細、不易消除的特點。
4.油漆消泡劑。
它含有多種高品質的消泡成分,因此具有廣泛的應用。特別適用于苯丙乳液、乙丙乳液、純丙烯酸乳液、醋酸乙烯乳液等體系的消泡。
5.紙張消泡劑。
它能有效控制紙漿和泡沫的溢出,提高造紙質量。可廣泛用于造紙系統(tǒng)消泡,也可用于造紙污水處理、防凍、蒸餾系統(tǒng)消泡。
6、水泥砂漿消泡劑。
它能有效控制水泥砂漿體系中泡沫的產生,使混凝土構件更加密實和光亮。
7.油田行業(yè)消泡劑。
它能有效控制油田工業(yè)過程中內部泡沫的產生,提高采油效率。
8.清潔用消泡劑。
可以有效控制清潔劑產生泡沫。
9.陽離子消泡劑。
可有效控制含陽離子體系泡沫生成,可廣泛應用于陽離子松香膠和造紙用陽離子清洗劑,也可用于造紙污水處理、蒸餾系統(tǒng)的防凍和消泡。
10.發(fā)酵用高效消泡劑。
克服了普通有機硅消泡劑耐高溫性能差、抑泡時間短的缺點;發(fā)酵罐中積聚的泡沫可以像聚醚一樣迅速消除,該產品具有聚醚無法比擬的時間抑泡優(yōu)勢。
11.水處理消泡劑。
有機硅消泡劑對水基發(fā)泡體系有很強的消泡和抑泡作用,添加量小,使用成本低,是水基體系的理想消泡劑。