आप कच्चे तेल के विमिश्रणीय कारकों के बारे में क्या जानते हैं?

कच्चे तेल के विमिश्रणकारी पदार्थों की कार्यप्रणाली चरण-स्थानांतरण-विपरीत-विरूपण सिद्धांत पर आधारित है। विमिश्रणकारी पदार्थ मिलाने पर एक चरण परिवर्तन होता है: ऐसे सर्फेक्टेंट अस्तित्व में आते हैं जो विमिश्रणकारी पदार्थ द्वारा निर्मित मिश्रण के विपरीत प्रकार का मिश्रण उत्पन्न करने में सक्षम होते हैं (जिन्हें विपरीत-चरण विमिश्रणकारी पदार्थ कहा जाता है)। ये विमिश्रणकारी पदार्थ जल-विरोधी विमिश्रणकारी पदार्थों के साथ अभिक्रिया करके संकुल बनाते हैं, जिससे विमिश्रणकारी पदार्थ की प्रकीर्णन क्षमता समाप्त हो जाती है।

एक अन्य प्रक्रिया अंतर्विभाजी परत का टक्कर-प्रेरित विखंडन है। तापन या हिलाने की स्थिति में, विखंडनकारी पदार्थ को इमल्शन की अंतर्विभाजी परत से टकराने का पर्याप्त अवसर मिलता है, जिससे वह या तो उस पर अधिशोषित हो जाता है या सतह-सक्रिय पदार्थों के कुछ हिस्सों को विस्थापित और प्रतिस्थापित कर देता है, जिससे परत विखंडित हो जाती है। इससे स्थिरता में भारी कमी आती है, जिससे गुच्छन और संलयन होता है और अंततः विखंडन हो जाता है।

पेट्रोलियम उत्पादों के उत्पादन और शोधन में अक्सर कच्चे तेल के इमल्शन बनते हैं। विश्व के अधिकांश प्राथमिक कच्चे तेल इमल्सीकृत अवस्था में प्राप्त होते हैं। इमल्शन में कम से कम दो अघुलनशील तरल पदार्थ होते हैं, जिनमें से एक दूसरे के भीतर लगभग 1 माइक्रोमीटर व्यास की सूक्ष्म बूंदों के रूप में फैला होता है।

इनमें से एक तरल पदार्थ आमतौर पर पानी होता है, और दूसरा तेल। तेल पानी में इतनी बारीक मात्रा में घुला हो सकता है कि इमल्शन तेल-इन-वॉटर (O/W) प्रकार का हो जाता है, जहाँ पानी सतत अवस्था (कंटिन्यूअस फेज़) और तेल विक्षेपित अवस्था (डिस्पर्सड फेज़) होता है। इसके विपरीत, यदि तेल सतत अवस्था (कंटिन्यूअस फेज़) और पानी विक्षेपित अवस्था (डिस्पर्सड फेज़) हो, तो इमल्शन वॉटर-इन-ऑयल (W/O) प्रकार का होता है—अधिकांश कच्चे तेल के इमल्शन इसी श्रेणी में आते हैं।

जल के अणु एक दूसरे को आकर्षित करते हैं, जैसे तेल के अणु करते हैं; फिर भी, अलग-अलग जल और तेल के अणुओं के बीच उनकी सतह पर एक प्रतिकर्षण बल सक्रिय होता है। पृष्ठ तनाव सतह क्षेत्र को कम करता है, इसलिए जल/शुद्ध तेल के इमल्शन में बूंदें गोलाकार होने की प्रवृत्ति रखती हैं। इसके अलावा, अलग-अलग बूंदें एकत्रीकरण को बढ़ावा देती हैं, जिसका कुल पृष्ठ क्षेत्र अलग-अलग बूंदों के क्षेत्रफल के योग से कम होता है। इस प्रकार, शुद्ध जल और शुद्ध तेल का इमल्शन स्वाभाविक रूप से अस्थिर होता है: विक्षेपित अवस्था संलयन की ओर आकर्षित होती है, जिससे सतह प्रतिकर्षण के प्रतिकार होने पर दो अलग-अलग परतें बन जाती हैं—उदाहरण के लिए, सतह पर विशेष रसायनों के संचय द्वारा, जो पृष्ठ तनाव को कम करता है। तकनीकी रूप से, कई अनुप्रयोग स्थिर इमल्शन बनाने के लिए प्रसिद्ध इमल्सीफायर मिलाकर इस प्रभाव का लाभ उठाते हैं। इस प्रकार इमल्शन को स्थिर करने वाले किसी भी पदार्थ में एक ऐसी रासायनिक संरचना होनी चाहिए जो जल और तेल दोनों अणुओं के साथ एक साथ अंतःक्रिया कर सके—अर्थात्, उसमें एक जल-प्रेमी समूह और एक जल-विरोधी समूह होना चाहिए।

कच्चे तेल के इमल्शन की स्थिरता तेल में मौजूद प्राकृतिक पदार्थों के कारण होती है, जिनमें अक्सर कार्बोक्सिल या फेनोलिक जैसे ध्रुवीय समूह होते हैं। ये विलयन या कोलाइडल फैलाव के रूप में मौजूद हो सकते हैं, और इंटरफेस से जुड़ने पर विशेष प्रभाव डालते हैं। ऐसे मामलों में, अधिकांश कण तेल चरण में फैल जाते हैं और तेल-जल इंटरफेस पर जमा हो जाते हैं, जहां उनके ध्रुवीय समूह जल की ओर उन्मुख होते हैं। इस प्रकार एक भौतिक रूप से स्थिर इंटरफेशियल परत बनती है, जो एक ठोस आवरण के समान होती है, जो कणिकीय परत या पैराफिन क्रिस्टल जाली से मिलती जुलती है। नंगी आंखों से देखने पर, यह इंटरफेस परत को ढकने वाली एक परत के रूप में दिखाई देती है। यह प्रक्रिया कच्चे तेल के इमल्शन के पुराने होने और उन्हें तोड़ना मुश्किल होने की व्याख्या करती है।

हाल के वर्षों में, कच्चे तेल के इमल्शन के विमल्सीकरण तंत्र पर किए गए शोध में मुख्य रूप से बूंदों के संलयन की प्रक्रियाओं की सूक्ष्म जांच और अंतरसतही रियोलॉजिकल गुणों पर विमल्सीकरण कारकों के प्रभाव का अध्ययन किया गया है। हालांकि, इमल्शन पर विमल्सीकरण कारकों की क्रिया अत्यंत जटिल है, और इस क्षेत्र में व्यापक अध्ययन के बावजूद, विमल्सीकरण तंत्र का कोई एकीकृत सिद्धांत अभी तक सामने नहीं आया है।

वर्तमान में कई तंत्रों को मान्यता प्राप्त है:

 ③ घुलनशीलता तंत्र – डीमल्सीफायर का एक अणु या कुछ अणु माइसेल बना सकते हैं; ये वृहद आणविक कुंडलियाँ या माइसेल इमल्सीफायर अणुओं को घुलनशील बनाते हैं, जिससे इमल्सीफाइड कच्चे तेल का विघटन होता है।

 ④ वलन-विरूपण तंत्र – सूक्ष्मदर्शी अवलोकन से पता चलता है कि W/O इमल्शन में दोहरी या बहुविध जल परतें होती हैं, जिनके बीच तेल की परतें होती हैं। तापन, सरगर्मी और विमल्सीकरण की संयुक्त क्रिया के कारण, बूंदों की आंतरिक परतें आपस में जुड़ जाती हैं, जिससे बूंदों का संलयन और विमल्सीकरण होता है।

इसके अतिरिक्त, O/W पायसीकृत कच्चे तेल प्रणालियों के लिए विमल्सीकरण तंत्र पर घरेलू शोध से पता चलता है कि एक आदर्श विमल्सिफायर को निम्नलिखित मानदंडों को पूरा करना चाहिए: मजबूत सतही सक्रियता; अच्छा गीलापन प्रदर्शन; पर्याप्त फ्लोक्यूलेटिंग शक्ति; और प्रभावी संलयन क्षमता।

डिमल्सीफायर कई प्रकार के होते हैं; सर्फेक्टेंट प्रकारों के आधार पर वर्गीकृत किए जाने पर, इनमें कैटायनिक, एनायनिक, नॉनआयनिक और ज़्विटरआयनिक किस्में शामिल हैं।

एनायनिक डिमल्सीफायर: कार्बोक्सिलेट, सल्फोनेट, पॉलीऑक्सीएथिलीन फैटी एसिड सल्फेट एस्टर, आदि - इनके नुकसानों में उच्च खुराक, कम प्रभावकारिता और इलेक्ट्रोलाइट्स की उपस्थिति में कम प्रदर्शन की संभावना शामिल है।

कैटायनिक डिमल्सीफायर: मुख्य रूप से चतुर्धातुक अमोनियम लवण—हल्के तेलों के लिए प्रभावी होते हैं लेकिन भारी या पुराने तेलों के लिए अनुपयुक्त होते हैं।

नॉनआयनिक डिमल्सीफायर: अमीन द्वारा आरंभ किए गए ब्लॉक कॉपोलिमर; अल्कोहल द्वारा आरंभ किए गए ब्लॉक कॉपोलिमर; एल्काइलफेनोल-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन ब्लॉक कॉपोलिमर; फिनोल-अमीन-फॉर्मेल्डिहाइड रेजिन ब्लॉक कॉपोलिमर; सिलिकॉन-आधारित डिमल्सीफायर; अति-उच्च आणविक भार वाले डिमल्सीफायर; पॉलीफॉस्फेट; संशोधित ब्लॉक कॉपोलिमर; और इमिडाज़ोलिन-आधारित कच्चे तेल के डिमल्सीफायर द्वारा दर्शाए गए ज़्विटरियोनिक डिमल्सीफायर।