Mekanisme demulsifier minyak mentah berakar pada prinsip transfer fase–deformasi balik. Setelah penambahan demulsifier, terjadi transisi fase: surfaktan yang mampu menghasilkan jenis emulsi yang berlawanan dengan yang dibentuk oleh pengemulsi (dikenal sebagai demulsifier fase balik) akan muncul. Demulsifier tersebut bereaksi dengan pengemulsi hidrofobik untuk membentuk kompleks, sehingga menghilangkan kemampuan pengemulsi dari pengemulsi tersebut.
Mekanisme lain adalah pecahnya lapisan antarmuka akibat tumbukan. Dalam kondisi pemanasan atau pengadukan, demulsifier memiliki banyak kesempatan untuk bertumbukan dengan lapisan antarmuka emulsi, baik dengan menempel padanya atau menggantikan sebagian zat aktif permukaan, sehingga merusak lapisan tersebut. Hal ini secara drastis mengurangi stabilitas, memicu flokulasi dan koalesensi yang menyebabkan demulsifikasi.
Emulsi minyak mentah sering muncul dalam produksi dan penyulingan produk minyak bumi. Sebagian besar minyak mentah utama di dunia diperoleh dalam keadaan teremulsi. Emulsi terdiri dari setidaknya dua cairan yang tidak dapat bercampur, salah satunya terdispersi halus—tetesan dengan diameter sekitar 1 μm—di dalam cairan lainnya.
Salah satu cairan tersebut biasanya air, sedangkan yang lainnya biasanya minyak. Minyak dapat terdispersi sangat halus dalam air sehingga emulsi menjadi tipe minyak dalam air (O/W), di mana air merupakan fase kontinu dan minyak merupakan fase terdispersi. Sebaliknya, jika minyak membentuk fase kontinu dan air merupakan fase terdispersi, emulsi tersebut adalah tipe air dalam minyak (W/O)—sebagian besar emulsi minyak mentah termasuk dalam kategori yang terakhir ini.
Molekul air saling menarik, begitu pula molekul minyak; namun antara molekul air dan minyak individual terdapat gaya tolak yang aktif di antarmuka mereka. Tegangan permukaan meminimalkan luas antarmuka, sehingga tetesan dalam emulsi W/O cenderung berbentuk bulat. Selain itu, tetesan individual cenderung menggumpal, yang luas permukaan totalnya lebih kecil daripada jumlah luas tetesan terpisah. Dengan demikian, emulsi air murni dan minyak murni secara inheren tidak stabil: fase terdispersi cenderung menggumpal, membentuk dua lapisan terpisah setelah gaya tolak antarmuka diatasi—misalnya, dengan akumulasi bahan kimia khusus di antarmuka, yang menurunkan tegangan permukaan. Secara teknologi, banyak aplikasi memanfaatkan efek ini dengan menambahkan pengemulsi yang sudah dikenal untuk menghasilkan emulsi yang stabil. Setiap zat yang menstabilkan emulsi dengan cara ini harus memiliki struktur kimia yang memungkinkan interaksi simultan dengan molekul air dan minyak—yaitu, harus mengandung gugus hidrofilik dan gugus hidrofobik.
Emulsi minyak mentah memperoleh stabilitasnya dari zat-zat alami di dalam minyak, yang seringkali mengandung gugus polar seperti gugus karboksil atau fenolik. Zat-zat ini dapat berupa larutan atau dispersi koloid, yang memberikan pengaruh khusus ketika menempel pada antarmuka. Dalam kasus seperti itu, sebagian besar partikel terdispersi dalam fase minyak dan terakumulasi di antarmuka minyak-air, sejajar berdampingan dengan gugus polarnya yang berorientasi ke arah air. Dengan demikian, terbentuk lapisan antarmuka yang stabil secara fisik, mirip dengan selubung padat yang menyerupai lapisan partikulat atau kisi kristal parafin. Secara kasat mata, ini tampak sebagai lapisan yang membungkus lapisan antarmuka. Mekanisme ini menjelaskan penuaan emulsi minyak mentah dan kesulitan untuk memecahnya.
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang mekanisme demulsifikasi emulsi minyak mentah sebagian besar berfokus pada investigasi skala halus proses koalesensi tetesan dan dampak demulsifier pada sifat reologi antarmuka. Namun, karena aksi demulsifier pada emulsi sangat kompleks, dan meskipun telah banyak penelitian di bidang ini, belum ada teori terpadu tentang mekanisme demulsifikasi yang muncul.
Saat ini, beberapa mekanisme telah diakui:
③ Mekanisme pelarutan – Satu molekul atau beberapa molekul demulsifier dapat membentuk misel; kumparan makromolekul atau misel ini melarutkan molekul emulsifier, sehingga memicu pemecahan minyak mentah yang teremulsi.
④ Mekanisme deformasi lipatan – Pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa emulsi W/O memiliki lapisan air ganda atau multipel, dengan lapisan minyak yang terjepit di antaranya. Di bawah pengaruh gabungan pemanasan, pengadukan, dan aksi demulsifier, lapisan internal tetesan menjadi saling terhubung, yang menyebabkan koalesensi tetesan dan demulsifikasi.
Selain itu, penelitian dalam negeri tentang mekanisme demulsifikasi untuk sistem minyak mentah teremulsi O/W menunjukkan bahwa demulsifier ideal harus memenuhi kriteria berikut: aktivitas permukaan yang kuat; kinerja pembasahan yang baik; daya flokulasi yang cukup; dan kemampuan koalesensi yang efektif.
Demulsifier hadir dalam berbagai macam bentuk; diklasifikasikan berdasarkan jenis surfaktan, termasuk jenis kationik, anionik, nonionik, dan zwitterionik.
Demulsifier anionik: karboksilat, sulfonat, ester sulfat asam lemak polioksietilen, dll.—kekurangannya meliputi dosis tinggi, efikasi yang buruk, dan kerentanan terhadap penurunan kinerja jika terdapat elektrolit.
Demulsifier kationik: terutama garam amonium kuaterner—efektif untuk minyak ringan tetapi tidak cocok untuk minyak berat atau minyak yang sudah tua.
Demulsifier nonionik: kopolimer blok yang diinisiasi oleh amina; kopolimer blok yang diinisiasi oleh alkohol; kopolimer blok resin alkilfenol-formaldehida; kopolimer blok resin fenol-amina-formaldehida; demulsifier berbasis silikon; demulsifier dengan berat molekul sangat tinggi; polifosfat; kopolimer blok yang dimodifikasi; dan demulsifier zwitterionik yang diwakili oleh demulsifier minyak mentah berbasis imidazoline.
Waktu posting: 04-Des-2025