Raakaöljyn emulsioiden purkamisaineiden mekanismi perustuu faasinsiirto-käänteismuodonmuutosperiaatteeseen. Emulsioiden purkamisaineen lisäämisen jälkeen tapahtuu faasimuutos: muodostuu pinta-aktiivisia aineita, jotka kykenevät muodostamaan emulgointiaineen muodostamaan emulsiotyyppiin verrattuna vastakkaisen tyyppisiä emulsioita (ns. käänteisfaasiemulgointiaineet). Tällaiset emulsioiden purkamisaineet reagoivat hydrofobisten emulgointiaineiden kanssa muodostaen komplekseja, jolloin emulgointiaine menettää emulgointikykynsä.
Toinen mekanismi on törmäyksen aiheuttama rajapintakalvon repeäminen. Kuumennettaessa tai ravistettaessa emulsionpuruttimella on runsaasti mahdollisuuksia törmätä emulsion rajapintakalvoon joko adsorboituen siihen tai syrjäyttäen ja korvaten osia pinta-aktiivisista aineista, jolloin kalvo repeytyy. Tämä heikentää merkittävästi stabiilisuutta, mikä johtaa flokkulaatioon ja koalesenssiin, jotka johtavat emulsionpuruttimeen.
Raakaöljyemulsioita syntyy usein öljytuotteiden tuotannossa ja jalostuksessa. Suurin osa maailman raakaöljyistä saadaan emulgoituneessa tilassa. Emulsio koostuu vähintään kahdesta toisiinsa sekoittumattomasta nesteestä, joista toinen on hienojakoisesti dispergoitunut – noin 1 μm:n halkaisijaltaan olevina pisaroina – toisen sisään.
Toinen näistä nesteistä on tyypillisesti vesi, toinen yleensä öljy. Öljy voi olla niin hienojakoisesti dispergoitunut veteen, että emulsiosta tulee öljy-vedessä (O/W) -tyyppinen, jossa vesi on jatkuva faasi ja öljy dispersiofaasi. Kääntäen, jos öljy muodostaa jatkuvan faasin ja vesi dispersiofaasin, emulsio on vesi-öljyssä (W/O) -tyyppinen – useimmat raakaöljyemulsiot kuuluvat tähän jälkimmäiseen luokkaan.
Vesimolekyylit vetävät toisiaan puoleensa, kuten myös öljymolekyylit; yksittäisten vesi- ja öljymolekyylien välillä on kuitenkin niiden rajapinnassa vaikuttava hylkivä voima. Pintajännitys minimoi rajapinnan pinta-alan, joten vesi-öljyemulsion pisarat pyrkivät pallomaisuuteen. Lisäksi yksittäiset pisarat suosivat aggregaatiota, jonka kokonaispinta-ala on pienempi kuin erillisten pisaroiden pinta-alojen summa. Siten puhtaan veden ja puhtaan öljyn emulsio on luonnostaan epästabiili: dispersiofaasi pyrkii yhteenkasvamaan muodostaen kaksi erillistä kerrosta, kun rajapinnan hylkiminen kumoutuu – esimerkiksi kertymällä erikoiskemikaaleja rajapintaan, mikä alentaa pintajännitystä. Teknologisesti monet sovellukset hyödyntävät tätä vaikutusta lisäämällä tunnettuja emulgointiaineita stabiilien emulsioiden tuottamiseksi. Kaikilla aineilla, jotka stabiloivat emulsiota tällä tavalla, on oltava kemiallinen rakenne, joka mahdollistaa samanaikaisen vuorovaikutuksen sekä vesi- että öljymolekyylien kanssa – eli sen tulisi sisältää hydrofiilinen ryhmä ja hydrofobinen ryhmä.
Raakaöljyemulsioiden stabiilius johtuu öljyn luonnollisista aineista, jotka usein sisältävät polaarisia ryhmiä, kuten karboksyyli- tai fenoliryhmiä. Nämä voivat esiintyä liuoksina tai kolloidisina dispersioina, ja niillä on erityinen vaikutus rajapintoihin kiinnittyneinä. Tällaisissa tapauksissa useimmat hiukkaset dispergoituvat öljyfaasiin ja kerääntyvät öljy-vesi-rajapintaan, asettuen vierekkäin polaaristen ryhmiensä ollessa kohti vettä. Näin muodostuu fyysisesti stabiili rajapintakerros, joka muistuttaa hiukkaskerrosta tai parafiinikidehilaa. Paljaalla silmällä tämä ilmenee rajapintakerrosta ympäröivänä pinnoitteena. Tämä mekanismi selittää raakaöljyemulsioiden ikääntymisen ja niiden rikkomisen vaikeuden.
Viime vuosina raakaöljyemulsioiden emulsioiden deemulgaatiomekanismeja koskeva tutkimus on keskittynyt pääasiassa pisaroiden yhteensulautumisprosessien ja emulsioiden deemulgaatioaineiden vaikutuksen rajapinnan reologisiin ominaisuuksiin hienomittaiseen tutkimukseen. Koska emulsioiden deemulgaatioaineiden vaikutus emulsioihin on erittäin monimutkaista ja laajoista tutkimuksista huolimatta tällä alalla on tehty laajoja tutkimuksia, ei ole syntynyt yhtenäistä deemulgaatiomekanismin teoriaa.
Tällä hetkellä tunnustetaan useita mekanismeja:
③ Liukoisuusmekanismi – Yksittäinen tai muutama deemulgaattorimolekyyli voi muodostaa misellejä; nämä makromolekyyliset kierteet tai misellit liuottavat emulgointiainemolekyylejä, mikä saostaa emulgoituneen raakaöljyn hajoamisen.
④ Taittuneen muodonmuutoksen mekanismi – Mikroskooppiset havainnot paljastavat, että vesiöljyemulsioissa on kaksi tai useampia vesikuoria, joiden välissä on öljykuoria. Lämmityksen, sekoittamisen ja emulsioiden purkamisen yhteisvaikutuksessa pisaroiden sisäiset kerrokset yhdistyvät, mikä johtaa pisaroiden yhteenkasvamiseen ja emulsioiden purkautumiseen.
Lisäksi kotimainen tutkimus öljy- ja vesiemulgoitujen raakaöljyjärjestelmien emulsioiden poistomekanismeista viittaa siihen, että ihanteellisen emulsioiden poistoaineen on täytettävä seuraavat kriteerit: vahva pinta-aktiivisuus, hyvä kostutuskyky, riittävä flokkulointikyky ja tehokas koalesenssikyky.
Deemulgaattoreita on saatavilla monenlaisina; pinta-aktiivisten aineiden tyypin mukaan ne luokitellaan kationisiin, anionisiin, ionittomiin ja tsvitterionisiin tyyppeihin.
Anioniset emulsioiden purkajat: karboksylaatit, sulfonaatit, polyoksietyleenirasvahapposulfaattiesterit jne. – haittoja ovat suuri annostus, heikko teho ja alttius suorituskyvyn heikkenemiselle elektrolyyttien läsnä ollessa.
Kationiset emulsioiden poistoaineet: pääasiassa kvaternaariset ammoniumsuolat – tehokkaita kevyille öljyille, mutta eivät sovellu raskaille tai vanhentuneille öljyille.
Ei-ioniset emulsioiden purkausaineet: amiineilla initioidut lohkopolymeerit; alkoholilla initioidut lohkopolymeerit; alkyylifenoli-formaldehydihartsi-lohkopolymeerit; fenoli-amiini-formaldehydihartsi-lohkopolymeerit; silikonipohjaiset emulsioiden purkausaineet; erittäin suuren molekyylipainon omaavat emulsioiden purkausaineet; polyfosfaatit; modifioidut lohkopolymeerit; ja imidatsoliinipohjaisten raakaöljyn emulsioiden purkausaineiden kaltaiset tsvitterioniset emulsioiden purkausaineet.
Julkaisun aika: 04.12.2025