Mekanismen bag råolie-demulgatorer er forankret i faseoverførsel-omvendt-deformationsprincippet. Ved tilsætning af en demulgator sker der en faseovergang: overfladeaktive stoffer, der er i stand til at generere en emulsionstype, der er modsat den, som emulgatoren danner (kendt som omvendt-fase-demulgatorer), opstår. Sådanne demulgatorer reagerer med hydrofobe emulgatorer for at danne komplekser, hvorved emulgatoren mister sin emulgerende kapacitet.
En anden mekanisme er kollisionsinduceret brud på grænsefladefilmen. Under opvarmnings- eller omrøringsforhold har demulgatoren rig mulighed for at kollidere med emulsionens grænsefladefilm, enten ved at adsorbere på den eller ved at fortrænge og erstatte dele af de overfladeaktive stoffer, hvorved filmen brister. Dette reducerer drastisk stabiliteten, hvilket fører til flokkulering og koalescens, som fører til demulgering.
Råolieemulsioner opstår ofte i produktionen og raffineringen af olieprodukter. De fleste af verdens primære råolier udvindes i en emulgeret tilstand. En emulsion består af mindst to ikke-blandbare væsker, hvoraf den ene er fint dispergeret - dråber på cirka 1 μm i diameter - i den anden.
En af disse væsker er typisk vand, den anden er normalt olie. Olie kan være så fint dispergeret i vand, at emulsionen bliver af typen olie-i-vand (O/W), hvor vand er den kontinuerlige fase og olie den dispergerede fase. Omvendt, hvis olie danner den kontinuerlige fase og vand den dispergerede fase, er emulsionen af typen vand-i-olie (W/O) – de fleste råolieemulsioner tilhører sidstnævnte kategori.
Vandmolekyler tiltrækker hinanden, ligesom oliemolekyler gør; alligevel eksisterer der en frastødende kraft mellem individuelle vand- og oliemolekyler, der er aktiv ved deres grænseflade. Overfladespænding minimerer grænsefladearealet, så dråber i en vand/olie-emulsion har en tendens til at blive sfæriske. Desuden favoriserer individuelle dråber aggregering, hvis samlede overfladeareal er mindre end summen af de separate dråbearealer. Således er en emulsion af rent vand og ren olie i sagens natur ustabil: den dispergerede fase graviterer mod koalescens og danner to adskilte lag, når grænsefladefrastødning modvirkes - for eksempel ved akkumulering af specialkemikalier ved grænsefladen, hvilket sænker overfladespændingen. Teknologisk udnytter mange anvendelser denne effekt ved at tilsætte velkendte emulgatorer for at producere stabile emulsioner. Ethvert stof, der stabiliserer en emulsion på denne måde, skal have en kemisk struktur, der muliggør samtidig interaktion med både vand- og oliemolekyler - det vil sige, at det skal indeholde en hydrofil gruppe og en hydrofob gruppe.
Råolieemulsioner skyldes deres stabilitet til naturlige stoffer i olien, ofte med polære grupper såsom carboxyl- eller phenolgrupper. Disse kan eksistere som opløsninger eller kolloide dispersioner, der udøver en særlig indflydelse, når de er bundet til grænseflader. I sådanne tilfælde dispergerer de fleste partikler i oliefasen og akkumuleres ved olie-vand-grænsefladen, hvor de justeres side om side med deres polære grupper orienteret mod vandet. Der dannes således et fysisk stabilt grænsefladelag, der ligner en fast kappe, der ligner et partikelformet lag eller et paraffinkrystalgitter. For det blotte øje manifesterer dette sig som en belægning, der omslutter grænsefladelaget. Denne mekanisme forklarer ældningen af råolieemulsioner og vanskeligheden ved at bryde dem.
I de senere år har forskning i demulgeringsmekanismer i råolieemulsioner i høj grad fokuseret på finskalaundersøgelser af dråbekoalescensprocesser og demulgatorers indvirkning på grænsefladernes reologiske egenskaber. Men fordi demulgatorers virkning på emulsioner er yderst kompleks, og på trods af omfattende undersøgelser på dette område, er der ikke fremkommet nogen samlet teori om demulgeringsmekanismen.
Flere mekanismer er i øjeblikket anerkendt:
③ Opløselighedsmekanisme – Et enkelt molekyle eller nogle få molekyler af demulgatoren kan danne miceller; disse makromolekylære spiraler eller miceller opløser emulgatormolekyler, hvilket udløser nedbrydningen af den emulgerede råolie.
④ Foldet deformationsmekanisme – Mikroskopiske observationer viser, at vand/olie-emulsioner har dobbelte eller flere vandskaller med olieskaller klemt inde imellem dem. Under de kombinerede effekter af opvarmning, omrøring og demulgatorvirkning bliver de indre lag af dråber forbundet med hinanden, hvilket fører til dråbesammensmeltning og demulgering.
Derudover tyder indenlandsk forskning i demulgeringsmekanismer til O/W-emulgerede råoliesystemer på, at en ideel demulgator skal opfylde følgende kriterier: stærk overfladeaktivitet; god befugtningsevne; tilstrækkelig flokkuleringsevne; og effektiv koalesceringsevne.
Demulgatorer findes i en stor variation; klassificeret efter typer overfladeaktive stoffer omfatter de kationiske, anioniske, nonioniske og zwitterioniske varianter.
Anioniske demulgatorer: carboxylater, sulfonater, polyoxyethylenfedtsyresulfatestere osv. - ulemper omfatter høj dosering, dårlig effektivitet og risiko for reduceret ydeevne i nærvær af elektrolytter.
Kationiske demulgatorer: primært kvaternære ammoniumsalte - effektive til lette olier, men uegnede til tunge eller ældede olier.
Nonioniske demulgatorer: blokcopolymerer initieret af aminer; blokcopolymerer initieret af alkoholer; alkylphenol-formaldehydharpiksblokcopolymerer; phenol-amin-formaldehydharpiksblokcopolymerer; silikonebaserede demulgatorer; demulgatorer med ultrahøj molekylvægt; polyfosfater; modificerede blokcopolymerer; og zwitterioniske demulgatorer repræsenteret af imidazolinbaserede råoliedemulgatorer.
Udsendelsestidspunkt: 4. dec. 2025