מהם היישומים של חומרים פעילי שטח בניקוי כימי?

במהלך תהליכי ייצור תעשייתיים, מצטברים סוגים שונים של לכלוך, כגון קוק, שאריות שמן, אבנית, משקעים ומשקעים קורוזיביים, בציוד ובצנרת של מערכות הייצור. משקעים אלה מובילים לעיתים קרובות לכשלים בציוד ובצנרת, יעילות מופחתת של מערכות הייצור, צריכת אנרגיה מוגברת, ובמקרים חמורים אף לתקריות בטיחות.

בשנים האחרונות, עם ההתפתחות המהירה של תעשיות סינתטיות חדשות, צצו ללא הרף לכלוך תעשייתי חדשני, והמבנים המולקולריים שלו הפכו מורכבים יותר ויותר. בנוסף, מנגנוני וצורות ההידבקות בין לכלוך תעשייתי למטרות ניקוי שונות תלויים לעתים קרובות בסוג הלכלוך, כמו גם בהרכב המבני ובתכונות הפיזיקוכימיות של פני השטח של האובייקטים המנוקים. עקב דרישות הגנת הסביבה, ישנה דרישה גוברת לפירוק ביולוגי ואי-רעילות של חומרים כימיים, דבר המציב אתגרים חדשים ללא הרף לטכנולוגיות ניקוי כימי.

ניקוי כימי הוא טכנולוגיה מקיפה הכוללת מחקר של היווצרות ותכונות לכלוך, בחירה וניסוח של חומרי ניקוי ותוספים, בחירת מעכבי קורוזיה, טכניקות תהליכי ניקוי, פיתוח ושימוש בציוד ניקוי, טכנולוגיות ניטור במהלך הניקוי וטיפול בשפכים, בין היתר. בין אלה, בחירת חומרי הניקוי היא גורם קריטי הקובע את הצלחת פעולות הניקוי, שכן היא משפיעה ישירות על יעילות הניקוי, קצב הסרת האבנית, קצב הקורוזיה והיתרונות הכלכליים של הציוד.

חומרי ניקוי מורכבים בעיקר משלושה מרכיבים עיקריים: חומר הניקוי העיקרי, מעכבי קורוזיה וחומרים פעילי שטח. בשל המבנה המולקולרי שלהם, המכיל קבוצות הידרופיליות והידרופוביות כאחד, חומרים פעילי שטח ממלאים תפקידים בספיחה, חדירה, אמולסיה, המסה ושטיפה במהלך ניקוי כימי. הם לא רק משמשים כחומרי עזר אלא גם נחשבים באופן נרחב למרכיבים מרכזיים, במיוחד בתהליכים כגון ניקוי חומצי, ניקוי בסיסי, עיכוב קורוזיה, הסרת שומנים ועיקור, שם הם מדגימים יותר ויותר את השפעתם המשמעותית.

חומר הניקוי העיקרי, מעכבי קורוזיה וחומרים פעילי שטח הם שלושת המרכיבים העיקריים של תמיסות ניקוי כימיות. המבנה הכימי הייחודי של חומרים פעילי שטח מבטיח שכאשר הם מומסים בתמיסה נוזלית, הם מפחיתים משמעותית את מתח הפנים של התמיסה, ובכך משפרים את יכולת ההרטבה שלה. במיוחד כאשר ריכוז החומרים הפעילי שטח בתמיסה מגיע לריכוז המיצלה הקריטי (CMC), מתרחשים שינויים ניכרים במתח הפנים של התמיסה, בלחץ האוסמוטי, בצמיגות ובתכונות האופטיות.

השפעות ההרטבה, החדירה, הפיזור, האמולסיה והמסיסות של חומרים פעילי שטח בתהליכי ניקוי כימיים משיגות תוצאה כפולה במחצית המאמץ. לסיכום, חומרים פעילי שטח בניקוי כימי משרתים בעיקר שתי פונקציות: ראשית, הם מגבירים את הריכוז לכאורה של מזהמים אורגניים מסיסים בצורה גרועה באמצעות פעולת המסיסות של מיצלות, המכונה אפקט המסיסות; שנית, בשל הקבוצות האמפיפיליות שלהם, חומרים פעילי שטח סופחים או מצטברים בממשק שבין פאזות השמן והמים, ומפחיתים את מתח הבין-פנים.

בעת בחירת חומרים פעילי שטח, יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לתכונות חומר הניקוי, מעכבי הקורוזיה והחומרים הפעילי שטח, כמו גם לתאימות האינטראקציות ביניהם.