Apliko de surfaktantoj en ŝosea inĝenierarto

Surfaktantoj (ankaŭ konataj kiel surfac-aktivaj substancoj) estas nemalhaveblaj kemiaj helpaĵoj en la disvolviĝo de industrio kaj agrikulturo, kun la avantaĝo atingi signifajn rezultojn per malgranda dozo. Precipe post la Dua Mondmilito, kun la disvolviĝo de la petrolkemia industrio, la rapide aperanta sinteza surfaktanta industrio plu antaŭenigis la aplikon de surfaktantoj en diversaj kampoj, kiel nafto, tekstiloj, pesticidoj, medicina traktado, metalurgio, minado, maŝinaro, konstruado, vojoj, aviado, nutraĵoj, mediprotektado, lavado kaj tinkturado, ktp. Ĉi tiu artikolo fokusiĝos al enkonduko de la apliko de surfaktantoj kiel asfaltaj emulsiigiloj en ŝosea inĝenierarto.

1. Difino deSurfaktantoj

Homoj trovis en longdaŭra produktadpraktiko, ke solvaĵoj de iuj substancoj povas signife ŝanĝi la surfacajn ecojn de solviloj eĉ ĉe tre malaltaj koncentriĝoj, igante ilin taŭgaj por certaj produktadpostuloj, kiel ekzemple redukti la surfacan tension aŭ interfacan tension de la solvilo, pliigi malsekeblecon, purigeblecon, emulsiigajn kaj ŝaŭmigajn ecojn, ktp. Sapo, kiu ofte estas uzata en ĉiutaga vivo, estas unu tia substanco. Rimarkinda karakterizaĵo de substancoj kiel sapo estas, ke aldoni malgrandan kvanton al akvo povas multe redukti la surfacan tension de akvo.

Kun la progreso de scienco kaj teknologio kaj la evoluo de produktado, homoj faris profundajn esplorojn pri la ecoj kaj funkcioj de tiaj substancoj kaj donis relative precizan difinon de surfaktantoj. Tio estas, surfaktanto estas kemia substanco, kiu povas signife redukti la surfacan tension (aŭ likva-likva interfacan tension) de solvilo (kutime akvo) ĉe tre malaltaj koncentriĝoj, ŝanĝi la surfacan staton de la sistemo, tiel produktante serion da efikoj kiel malsekigo kaj kontraŭmalsekigo, emulsiigo kaj senmulsiigo, disperso kaj koaguliĝo, ŝaŭmigo kaj senŝaŭmigo, kaj solvigo.

2. Strukturaj karakterizaĵoj de surfaktantoj

Surfaktantaj molekuloj konsistas el du partoj kun tute malsamaj ecoj: unu parto estas la lipofila grupo (ankaŭ konata kiel la hidrofoba grupo), kiu havas afinecon por oleo, kaj la alia parto estas la hidrofila grupo (ankaŭ konata kiel la oleofoba grupo), kiu havas afinecon por akvo. Ĉi tiu struktura karakterizaĵo de surfaktantoj kaŭzas, ke kiam ili dissolviĝas en akvo, la hidrofilaj grupoj estas altiritaj de akvomolekuloj, dum la lipofilaj grupoj estas forpuŝitaj de akvomolekuloj. Por superi ĉi tiun malstabilan staton, ili devas okupi la surfacon de la likvaĵo, kun la lipofilaj grupoj etendiĝantaj en la atmosferon kaj la hidrofilaj grupoj etendiĝantaj en la akvon.

Kvankam la struktura karakterizaĵo de surfaktantaj molekuloj estas, ke ili estas amfifilaj molekuloj, ne ĉiuj amfifilaj molekuloj estas surfaktantoj. Nur amfifilaj substancoj kun sufiĉe longa lipofila parto estas surfaktantoj.

Ekzemple, en la serio de grasacidaj natriaj saloj, kombinaĵoj kun malgranda nombro da karbonatomoj (kiel natria formiato, natria acetato, natria propionato, natria butirato, ktp.) ĉiuj havas lipofilajn kaj hidrofilajn grupojn kaj posedas surfacan aktivecon, sed ili ne funkcias kiel sapo kaj tial ne povas esti nomataj surfaktantoj. Nur kiam la nombro da karbonatomoj pliiĝas ĝis certa grado, natriaj grasacidoj montras evidentan surfacan aktivecon kaj posedas la ĝeneralajn ecojn de sapo. Plej multaj naturaj bestaj kaj plantaj oleoj kaj grasoj estas grasacidaj esteroj enhavantaj 10 ĝis 18 karbonatomojn. Se ĉi tiuj acidoj estas kombinitaj kun hidrofila grupo, ili fariĝos surfaktantoj kun certa grado de lipofileco kaj hidrofileco, kaj havos bonan solveblecon.

3. Apliko de surfaktantoj enAŭtovoja Inĝenierarto

3.1.Surfaktantoj kajasfaltaj emulsiigiloj

Asfalta emulsiigilo estas tipo de surfaktanto. Emulsiigiloj kaj lesivoj havas komunajn ecojn kiel adsorbado, orientiĝo, kapablo formi koloidajn jonojn, kaj kapablo redukti interfacan streĉitecon. Tamen, kiel emulsiigilo, ĝi ankaŭ devas havi filmo-formajn ecojn. Precipe asfaltaj emulsiigiloj bezonas alkanojn kun taŭga karbona ĉeno por pli bone emulsiiĝi ​​kun asfalto.

3.2.Klasifiko de asfaltaj emulsiigiloj

Emulsiigiloj estas klasifikitaj en jonajn kaj nejonajn tipojn surbaze de ĉu la hidrofilaj grupoj de la emulsiigiloj portas ŝargojn kiam la emulsiigiloj estas dissolvitaj en akvo. Jonaj emulsiigiloj estas plue dividitaj en katjonajn, anjonajn kaj amfoterajn jonajn tipojn pro la diferencoj en la ŝargoj portataj de iliaj hidrofilaj grupoj post jonigo en akvo.

Krudmaterialoj por anjonaj asfaltaj emulsiiloj estas malmultekostaj kaj facile haveblaj, kaj la produktadprocezo estas simpla. Tial, la plej frue produktita emulsiigita asfalto estis anjona emulsiigita asfalto, kiu ĝenerale estas de la mez-hardiĝanta tipo, kaj ekzistas ankaŭ kelkaj malrapid-hardiĝantaj tipoj. Ĝi povas esti uzata por ŝlima sigelado, penetrado, surfaca traktado, ktp. Kvankam anjonaj emulsiiloj havas prez-avantaĝojn, ili havas grandan efikon sur la originalajn ecojn de asfalto, kaj multaj problemoj okazas dum la konstruprocezo. Tial, dum ilia aplikado, necesas konsideri la ampleksajn efikojn de kosto, konstruefiko kaj konstrukvalito.

Cnacia emulsiigiloaKvankam ĝi disvolviĝis relative malfrue, praktiko montris, ke ĝi havas pli bonan adheron al diversaj mineralaj materialoj, kun rapida formiĝrapido, alta frua forto kaj malalta dozo. Ĝi ne nur utiligas la avantaĝojn de anjonaj emulsiigiloj, sed ankaŭ kompensas iliajn mankojn, tiel allogante multan atenton ekde sia disvolviĝo. Katjonaj asfaltaj emulsiigiloj havas vastan gamon da tipoj kaj malsamajn klasifikmetodojn. Ili kutime estas klasifikitaj laŭ siaj kemiaj strukturoj, kaj la komunaj ĉefe inkluzivas alkilajn aminojn, kvaternaran fersalojn, ligninajn aminojn, imidazolinojn, ktp.

Zwitterionaj emulsiigiloj enhavas kaj acidajn kaj bazajn grupojn, kaj ili facile formas "internajn salojn". Karakterizaĵo de akvaj solvaĵoj de zwitterionaj emulsiigiloj estas, ke ilia elektra ŝargo ŝanĝiĝas kun varioj en pH-valoro. Ili havas fortan kapablon dispersi kalcion en malmola akvo kaj bonan kongruecon kun aliaj specoj de emulsiigiloj, sed ilia prezo estas relative alta.

Plej multaj ne-jonaj emulsiigiloj akiriĝas per la reakcio de etilenoksido kun kombinaĵoj enhavantaj aktivan hidrogenon (kiel fenoloj, alkoholoj, karboksilacidoj, aminoj, ktp.). Ilia aktiveco rilatas ne nur al la hidrofobaj alkilaj grupoj, sed ankaŭ al la longo de la polioksietilenaj ĉenoj. Ili posedas altan surfacan aktivecon, stabilecon kaj bonan emulsiigan kapablon, montras bonan kongruecon kun aliaj emulsiigiloj kaj iliaj aldonaĵoj, kaj havas certan kelatigan efikon sur metaljonoj. Ilia aktiveco estas sendependa de la pH-valoro de la solvaĵo, kaj la emulsio formita ĉe la Fazinversia Temperaturo (PIT) estas la plej stabila.

3.3.La funkcianta principo de asfaltaj emulsiigiloj

Kiam la koncentriĝo de la emulsiigilo estas ekstreme malalta, estas tre malmultaj emulsiigiloj. Ĉe la interfaco inter aero kaj akvo, estas neeble, ke granda nombro da emulsiigiloj akumuliĝu. Sur la surfaco, ĝi preskaŭ ankoraŭ estas en rekta kontakto kun aero kaj akvo, kaj la surfaca tensio restas preskaŭ senŝanĝa, ankoraŭ proksima al la surfaca tensio de pura akvo.

Kiam la koncentriĝo de la emulsiigilo konvene pliiĝas, la emulsiigilo-molekuloj rapide kolektiĝas sur la akvosurfaco, reduktante la kontaktareon inter aero kaj akvo, tiel kaŭzante rapidan falon de la surfaca tensio.

Kiam la koncentriĝo de la emulsiigilo plue pliiĝas kaj atingas certan valoron, granda nombro da emulsiigaj molekuloj akumuliĝas sur la surfaco de la akva solvaĵo, formante monomolekulan filmon kovrantan la surfacon de la solvaĵo, kiu tute izolas la akvan solvaĵon de la aero kaj stabiligas la surfacan tension. Se la koncentriĝo de la emulsiigilo estas iomete pliigita, la emulsiigaj molekuloj jam ne povas akumuliĝi sur la akvosurfaco, sed anstataŭe mem-kunmetiĝi en miceleojn aŭ micelajn agregaĵojn kun la lipofilaj grupoj montrantaj internen kaj la hidrofilaj grupoj montrantaj eksteren. La minimuma koncentriĝo ĉe kiu miceleoj aŭ micelaraj agregaĵoj komencos formiĝi estas kutime nomata la Kritika Micela Koncentriĝo (KKK).

Post atingado de la kritika micela koncentriĝo, se la koncentriĝo de la emulsiigilo daŭre pliiĝas, la surfaca tensio ne plu malpliiĝos. Ĉar monomolekula filmo jam formiĝis sur la surfaco, la emulsiigilo-molekuloj emas kunfandiĝi kaj moviĝi pli proksimen unu al la alia, daŭre agregiĝante en miceleojn, tiel kaŭzante kontinuan pliiĝon de la nombro da miceleoj en la emulsio.

La emulsiigo de asfalto estas grava aspekto de la emulsiiga ago. Post aldono de emulsiigilo al oleo-akva solvaĵo, la du grupoj de la emulsiigilo aranĝas sin laŭdirekte, konektante la du interfacojn de oleo kaj akvo, tiel malhelpante ilin forpuŝi unu la alian. Post kirlado kaj dispersigo, asfalto povas stabile dispersiĝi en akvo en la formo de fajnaj partikloj.

Konkludo

Prenante asfaltajn emulsiigilojn kiel ekzemplon, ĉi tiu artikolo provizas ampleksan enkondukon kaj analizon de la strukturaj karakterizaĵoj, funkciprincipoj kaj aplika stato de surfaktantoj. Surfaktantoj povas efike redukti la surfacan tension de akvo, forte adsorbi surfaktantajn molekulojn sur diversajn aliajn interfacojn, kaj ofte havas certan gradon de direkta adsorbado. Ĝuste ĉi tiu direkta adsorbado ebligas al surfaktantoj havi plurajn funkciojn kiel emulsiigado, demulsiigado, ŝaŭmado, dispersado, koaguliĝo kaj malsekigado. Asfaltaj emulsiigiloj funkcias utiligante la emulsiigan efikon de surfaktantoj. Ĉu el la perspektivo de ekonomia agado aŭ media protekto, malvarma konstruado certe estos grava tendenco en la disvolviĝo de ŝosea inĝenierarto en la 21-a jarcento, kaj emulsiigiloj estas la kerno de ĉi tiu teknologio. La esplorado kaj plibonigo de la agado de emulsiigiloj certe havos profundan efikon sur malvarma konstruado.