ما هي استخدامات المواد الخافضة للتوتر السطحي في التنظيف الكيميائي؟

أثناء عمليات الإنتاج الصناعي، تتراكم أنواع مختلفة من الرواسب، مثل الفحم المتفحم، ومخلفات الزيوت، والقشور، والرواسب، والترسبات المسببة للتآكل، في معدات وخطوط أنابيب أنظمة الإنتاج. غالباً ما تؤدي هذه الرواسب إلى أعطال في المعدات وخطوط الأنابيب، وانخفاض كفاءة أنظمة الإنتاج، وزيادة استهلاك الطاقة، وفي الحالات الخطيرة، إلى حوادث تتعلق بالسلامة.

في السنوات الأخيرة، ومع التطور السريع للصناعات التركيبية الحديثة، ظهرت باستمرار أنواع جديدة من التلوث الصناعي، وأصبحت بنيتها الجزيئية أكثر تعقيدًا. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما تعتمد آليات وأشكال الالتصاق بين التلوث الصناعي وأهداف التنظيف المختلفة على نوع التلوث، فضلًا عن التركيب البنيوي والخصائص الفيزيائية والكيميائية السطحية للأجسام المراد تنظيفها. ونظرًا لمتطلبات حماية البيئة، يتزايد الطلب على المواد الكيميائية القابلة للتحلل الحيوي وغير السامة، مما يفرض تحديات جديدة باستمرار على تقنيات التنظيف الكيميائي.

التنظيف الكيميائي تقنية شاملة تتضمن دراسة تكوين الترسبات وخصائصها، واختيار وتركيب مواد التنظيف والإضافات، واختيار مثبطات التآكل، وتقنيات عملية التنظيف، وتطوير واستخدام معدات التنظيف، وتقنيات المراقبة أثناء التنظيف، ومعالجة مياه الصرف الصحي، وغيرها. ومن بين هذه الجوانب، يُعد اختيار مواد التنظيف عاملاً حاسماً في نجاح عمليات التنظيف، إذ يؤثر بشكل مباشر على كفاءة التنظيف، ومعدل إزالة الترسبات، ومعدل التآكل، والجدوى الاقتصادية للمعدات.

تتكون مواد التنظيف بشكل أساسي من ثلاثة مكونات رئيسية: عامل التنظيف الأساسي، ومثبطات التآكل، والمواد الفعالة سطحياً. ونظراً لبنيتها الجزيئية التي تحتوي على مجموعات محبة للماء وكارهة للماء، تلعب المواد الفعالة سطحياً أدواراً مهمة في الامتزاز، والاختراق، والاستحلاب، والإذابة، والغسل أثناء التنظيف الكيميائي. ولا تقتصر استخداماتها على كونها عوامل مساعدة فحسب، بل تُعتبر أيضاً مكونات أساسية، لا سيما في عمليات مثل التنظيف الحمضي، والتنظيف القلوي، وتثبيط التآكل، وإزالة الشحوم، والتعقيم، حيث يتزايد تأثيرها بشكل ملحوظ.

تُعدّ عوامل التنظيف الأساسية، ومثبطات التآكل، والمواد الفعالة سطحياً المكونات الرئيسية الثلاثة لمحاليل التنظيف الكيميائي. يضمن التركيب الكيميائي الفريد للمواد الفعالة سطحياً، عند ذوبانها في محلول سائل، خفض التوتر السطحي للمحلول بشكل ملحوظ، مما يُحسّن قدرته على التبلل. وعندما يصل تركيز المواد الفعالة سطحياً في المحلول إلى تركيز المذيلات الحرج (CMC)، تحدث تغيرات ملحوظة في التوتر السطحي، والضغط الأسموزي، واللزوجة، والخصائص البصرية للمحلول.

تُحقق المواد الفعالة سطحياً في عمليات التنظيف الكيميائي ضعف النتائج بنصف الجهد، وذلك بفضل خصائصها المُبللة، والمُخترقة، والمُشتتة، والمُستحلبة، والمُذيبة. باختصار، تؤدي هذه المواد وظيفتين أساسيتين في التنظيف الكيميائي: أولاً، تعزيز التركيز الظاهري للملوثات العضوية قليلة الذوبان من خلال تأثير المذيلات المُذيبة؛ ثانياً، بفضل مجموعاتها الأمفيبية، تمتص هذه المواد أو تتراكم على السطح الفاصل بين طوري الزيت والماء، مما يُقلل من التوتر السطحي.

عند اختيار المواد الخافضة للتوتر السطحي، ينبغي إيلاء اهتمام خاص لخصائص عامل التنظيف ومثبطات التآكل والمواد الخافضة للتوتر السطحي، بالإضافة إلى توافق تفاعلاتها.