რა იცით ნედლი ნავთობის დემილგადამყვანების შესახებ?

ნედლი ნავთობის დემულგატორების მექანიზმი ფაზური გადატანის-უკუდეფორმაციის პრინციპს ეფუძნება. დემულგატორის დამატებისას ხდება ფაზური გადასვლა: წარმოიქმნება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებები, რომლებსაც შეუძლიათ ემულგატორის მიერ წარმოქმნილი ემულსიის საპირისპირო ტიპის წარმოქმნა (ცნობილია, როგორც უკუფაზური დემულგატორები). ასეთი დემულგატორები რეაგირებენ ჰიდროფობულ ემულგატორებით კომპლექსების წარმოსაქმნელად, რითაც ემულგატორი კარგავს ემულგატორის ემულსიფიკაციის უნარს.

კიდევ ერთი მექანიზმია შეჯახებით გამოწვეული ზედაპირული ფენის გახევა. გათბობის ან შერყევის პირობებში, დემულგიატორს აქვს საკმარისი შესაძლებლობა, შეეჯახოს ემულსიის ზედაპირულ ფენას, ან მასზე ადსორბციით, ან ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ნაწილების განლაგებით და ჩანაცვლებით, რითაც ხდება ფენის გახევა. ეს მკვეთრად ამცირებს სტაბილურობას, იწვევს ფლოკულაციას და შერწყმას, რაც დემულსიფიკაციას იწვევს.

ნავთობპროდუქტების წარმოებისა და გადამუშავების დროს ხშირად წარმოიქმნება ნედლი ნავთობის ემულსიები. მსოფლიოში პირველადი ნედლი ნავთობის უმეტესობა ემულსიფიცირებულ მდგომარეობაში მიიღება. ემულსია შედგება სულ მცირე ორი შეურევადი სითხისგან, რომელთაგან ერთი წვრილად არის გაფანტული - დაახლოებით 1 მკმ დიამეტრის წვეთები - მეორეში.

ამ სითხეებიდან ერთ-ერთი, როგორც წესი, წყალია, მეორე კი - ზეთი. ნავთობი შეიძლება იმდენად წვრილად იყოს დისპერსირებული წყალში, რომ ემულსია გახდეს ზეთი-წყალში (O/W) ტიპის, სადაც წყალი უწყვეტი ფაზაა, ხოლო ზეთი - დისპერსიული ფაზა. პირიქით, თუ ზეთი ქმნის უწყვეტ ფაზას, ხოლო წყალი - დისპერსიულ ფაზას, ემულსია წყალი-ზეთში (W/O) ტიპისაა - ნედლი ნავთობის ემულსიების უმეტესობა ამ უკანასკნელ კატეგორიას მიეკუთვნება.

წყლის მოლეკულები ერთმანეთს იზიდავენ, ისევე როგორც ზეთის მოლეკულები; თუმცა, წყლისა და ზეთის ცალკეულ მოლეკულებს შორის მათ ინტერფეისზე აქტიურია განზიდვის ძალა. ზედაპირული დაჭიმულობა მინიმუმამდე ამცირებს ინტერფეისულ ფართობს, ამიტომ წყალბადის/ზეთოვანი ემულსიის წვეთები სფერულობისკენ იხრებიან. გარდა ამისა, ცალკეული წვეთები ხელს უწყობენ აგრეგაციას, რომლის საერთო ზედაპირის ფართობი უფრო მცირეა, ვიდრე ცალკეული წვეთების ფართობების ჯამი. ამრიგად, სუფთა წყლისა და სუფთა ზეთის ემულსია ბუნებით არასტაბილურია: დისპერსიული ფაზა იზიდავს შერწყმას, ქმნის ორ გამოყოფილ ფენას ინტერფეისულ განზიდვას დაძლევის შემდეგ - მაგალითად, ინტერფეისზე სპეციალური ქიმიკატების დაგროვებით, რაც ამცირებს ზედაპირულ დაჭიმულობას. ტექნოლოგიურად, მრავალი გამოყენება იყენებს ამ ეფექტს ცნობილი ემულგატორების დამატებით სტაბილური ემულსიების მისაღებად. ნებისმიერ ნივთიერებას, რომელიც ამ გზით ასტაბილურებს ემულსიას, უნდა ჰქონდეს ქიმიური სტრუქტურა, რომელიც საშუალებას იძლევა ერთდროულად ურთიერთქმედება როგორც წყლის, ასევე ზეთის მოლეკულებთან - ანუ ის უნდა შეიცავდეს ჰიდროფილურ ჯგუფს და ჰიდროფობულ ჯგუფს.

ნედლი ნავთობის ემულსიები თავიანთ სტაბილურობას ნავთობში არსებულ ბუნებრივ ნივთიერებებს უმადლიან, რომლებიც ხშირად პოლარულ ჯგუფებს, როგორიცაა კარბოქსილის ან ფენოლური ჯგუფები, შეიცავენ. ეს ნივთიერებები შეიძლება არსებობდეს ხსნარების ან კოლოიდური დისპერსიების სახით, რაც განსაკუთრებულ გავლენას ახდენს ინტერფეისებთან მიმაგრებისას. ასეთ შემთხვევებში, ნაწილაკების უმეტესობა ნავთობის ფაზაში იფანტება და გროვდება ზეთი-წყლის ინტერფეისზე, გვერდიგვერდ იდგმება წყლისკენ ორიენტირებულ პოლარულ ჯგუფებთან. ამრიგად, წარმოიქმნება ფიზიკურად სტაბილური ინტერფეისული ფენა, რომელიც მყარი გარსის მსგავსია, რომელიც ნაწილაკების ფენას ან პარაფინის კრისტალურ ბადეს წააგავს. შეუიარაღებელი თვალით ეს ვლინდება, როგორც საფარი, რომელიც ინტერფეისულ ფენას ფარავს. ეს მექანიზმი ხსნის ნედლი ნავთობის ემულსიების დაბერებას და მათი დაშლის სირთულეს.

ბოლო წლებში, ნედლი ნავთობის ემულსიის დემულსიფიკაციის მექანიზმების კვლევა ძირითადად ფოკუსირებულია წვეთების შერწყმის პროცესების წვრილმასშტაბიან კვლევაზე და დემულგატორების გავლენას ზედაპირული რეოლოგიური თვისებების შესახებ. თუმცა, რადგან დემულგატორების მოქმედება ემულსიებზე ძალიან რთულია და ამ სფეროში ფართომასშტაბიანი კვლევების მიუხედავად, დემულსიფიკაციის მექანიზმის ერთიანი თეორია არ შემუშავებულა.

ამჟამად ცნობილია რამდენიმე მექანიზმი:

 ③ ხსნადობის მექანიზმი - დემულგატორის ერთ ან რამდენიმე მოლეკულას შეუძლია მიცელების წარმოქმნა; ეს მაკრომოლეკულური ხვეულები ან მიცელები ხსნიან ემულგატორის მოლეკულებს, რაც ხელს უწყობს ემულგირებული ნედლი ნავთობის დაშლას.

 ④ დაკეცილი დეფორმაციის მექანიზმი - მიკროსკოპული დაკვირვებები აჩვენებს, რომ წყალბადის/ჟანგბადის ემულსიებს აქვთ ორმაგი ან მრავლობითი წყლის გარსები, რომელთა შორისაც ზეთის გარსებია მოთავსებული. გათბობის, მორევისა და დემულსიფიკატორის მოქმედების კომბინირებული ეფექტის შედეგად, წვეთების შიდა ფენები ურთიერთდაკავშირებულია, რაც იწვევს წვეთების შერწყმას და დემულსიფიკაციას.

გარდა ამისა, ემულგირებული ნედლი ნავთობის სისტემების დემულსიფიკაციის მექანიზმების შესახებ ადგილობრივი კვლევა მიუთითებს, რომ იდეალური დემულგატორი უნდა აკმაყოფილებდეს შემდეგ კრიტერიუმებს: ძლიერი ზედაპირული აქტივობა; კარგი დასველების უნარი; საკმარისი ფლოკულაციის უნარი; და ეფექტური შერწყმის უნარი.

დემულგატორები მრავალფეროვანია; ისინი კლასიფიცირდება ზედაპირულად აქტიური ნივთიერებების ტიპების მიხედვით და მოიცავს კათიონურ, ანიონურ, არაიონურ და ცვიტერიონულ სახეობებს.

ანიონური დემილგატორები: კარბოქსილატები, სულფონატები, პოლიოქსიეთილენის ცხიმოვანი მჟავების სულფატის ეთერები და ა.შ. - ნაკლოვანებებს შორისაა მაღალი დოზირება, დაბალი ეფექტურობა და ელექტროლიტების თანაობისას შესრულების შემცირებისადმი მიდრეკილება.

კათიონური დემილგატორები: ძირითადად მეოთხეული ამონიუმის მარილები - ეფექტურია მსუბუქი ზეთებისთვის, მაგრამ არ არის შესაფერისი მძიმე ან დაძველებული ზეთებისთვის.

არაიონური დემულგატორები: ამინებით ინიცირებული ბლოკ-კოპოლიმერები; სპირტებით ინიცირებული ბლოკ-კოპოლიმერები; ალკილფენოლ-ფორმალდეჰიდის ფისის ბლოკ-კოპოლიმერები; ფენოლ-ამინ-ფორმალდეჰიდის ფისის ბლოკ-კოპოლიმერები; სილიკონის ბაზაზე დამზადებული დემულგატორები; ულტრამაღალი მოლეკულური წონის დემულგატორები; პოლიფოსფატები; მოდიფიცირებული ბლოკ-კოპოლიმერები; და ცვიტერიონული დემულგატორები, რომლებიც წარმოდგენილია იმიდაზოლინზე დაფუძნებული ნედლი ნავთობის დემულგატორებით.