សារធាតុសកម្មលើផ្ទៃ (Surfactants) (ហៅម្យ៉ាងទៀតថាសារធាតុសកម្មលើផ្ទៃ) គឺជាសារធាតុគីមីជំនួយដែលមិនអាចខ្វះបានក្នុងការអភិវឌ្ឍឧស្សាហកម្ម និងកសិកម្ម ដោយមានគុណសម្បត្តិនៃការសម្រេចបានលទ្ធផលគួរឲ្យកត់សម្គាល់ជាមួយនឹងកម្រិតតិចតួច។ ជាពិសេសបន្ទាប់ពីសង្គ្រាមលោកលើកទី 2 ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍឧស្សាហកម្មគីមីគីមី ឧស្សាហកម្មសារធាតុសកម្មសំយោគដែលកំពុងរីកចម្រើនយ៉ាងឆាប់រហ័សបានជំរុញបន្ថែមទៀតនូវការប្រើប្រាស់សារធាតុសកម្មក្នុងវិស័យផ្សេងៗ ដូចជាប្រេងកាត វាយនភណ្ឌ ថ្នាំសម្លាប់សត្វល្អិត ការព្យាបាលជំងឺ លោហធាតុ ការជីកយករ៉ែ គ្រឿងចក្រ សំណង់ ផ្លូវថ្នល់ អាកាសចរណ៍ អាហារ ការការពារបរិស្ថាន ការបោកគក់ និងការជ្រលក់ពណ៌។ល។ អត្ថបទនេះនឹងផ្តោតលើការណែនាំអំពីការប្រើប្រាស់សារធាតុសកម្មជាសារធាតុ emulsifiers កៅស៊ូក្នុងវិស្វកម្មផ្លូវហាយវេ។
១. និយមន័យនៃសារធាតុផ្សំលើផ្ទៃ
មនុស្សបានរកឃើញនៅក្នុងការអនុវត្តផលិតកម្មរយៈពេលវែងថា ដំណោះស្រាយនៃសារធាតុមួយចំនួនអាចផ្លាស់ប្តូរលក្ខណៈសម្បត្តិផ្ទៃនៃសារធាតុរំលាយយ៉ាងសំខាន់ សូម្បីតែនៅកំហាប់ទាបខ្លាំងក៏ដោយ ដែលធ្វើឱ្យវាសមស្របសម្រាប់តម្រូវការផលិតកម្មមួយចំនួន ដូចជាការកាត់បន្ថយភាពតានតឹងផ្ទៃ ឬភាពតានតឹងអន្តរមុខនៃសារធាតុរំលាយ ការបង្កើនភាពសើម សារធាតុសាប៊ូ លក្ខណៈសម្បត្តិ emulsifying និងពពុះជាដើម។ សាប៊ូ ដែលត្រូវបានគេប្រើជាញឹកញាប់ក្នុងជីវិតប្រចាំថ្ងៃ គឺជាសារធាតុមួយក្នុងចំណោមសារធាតុទាំងនោះ។ លក្ខណៈគួរឱ្យកត់សម្គាល់មួយនៃសារធាតុដូចជាសាប៊ូ គឺថាការបន្ថែមបរិមាណតិចតួចទៅក្នុងទឹកអាចកាត់បន្ថយភាពតានតឹងផ្ទៃនៃទឹកបានយ៉ាងខ្លាំង។
ជាមួយនឹងការរីកចម្រើននៃវិទ្យាសាស្ត្រ និងបច្ចេកវិទ្យា និងការអភិវឌ្ឍផលិតកម្ម មនុស្សបានធ្វើការស្រាវជ្រាវស៊ីជម្រៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិ និងមុខងាររបស់សារធាតុបែបនេះ ហើយបានផ្តល់និយមន័យច្បាស់លាស់អំពីសារធាតុ surfactants។ នោះគឺសារធាតុ surfactant គឺជាសារធាតុគីមីដែលអាចកាត់បន្ថយភាពតានតឹងលើផ្ទៃ (ឬភាពតានតឹងរវាងសារធាតុរាវ និងសារធាតុរាវ) នៃសារធាតុរំលាយ (ជាធម្មតាទឹក) យ៉ាងសំខាន់នៅកំហាប់ទាប ផ្លាស់ប្តូរស្ថានភាពផ្ទៃនៃប្រព័ន្ធ ដោយហេតុនេះបង្កើតផលប៉ះពាល់ជាបន្តបន្ទាប់ដូចជា ការសើម និងប្រឆាំងនឹងការសើម ការ emulsification និងការ demulsification ការបំបែក និងការកកឈាម ការពពុះ និងការ defoaming និងការរំលាយ។
2. លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុ surfactants
ម៉ូលេគុលសារធាតុ Surfactant មានពីរផ្នែកដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិខុសគ្នាទាំងស្រុង៖ ផ្នែកមួយគឺជាក្រុម lipophilic (ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាក្រុម hydrophobic) ដែលមានទំនាក់ទំនងទៅនឹងប្រេង និងផ្នែកមួយទៀតគឺជាក្រុម hydrophilic (ត្រូវបានគេស្គាល់ផងដែរថាជាក្រុម oleophobic) ដែលមានទំនាក់ទំនងទៅនឹងទឹក។ លក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃសារធាតុ Surfactants នេះបណ្តាលឱ្យនៅពេលដែលពួកវារលាយក្នុងទឹក ក្រុម hydrophilic ត្រូវបានទាក់ទាញដោយម៉ូលេគុលទឹក ខណៈពេលដែលក្រុម lipophilic ត្រូវបានរុញច្រានដោយម៉ូលេគុលទឹក។ ដើម្បីយកឈ្នះលើស្ថានភាពមិនស្ថិតស្ថេរនេះ ពួកវាត្រូវតែកាន់កាប់ផ្ទៃនៃអង្គធាតុរាវ ដោយក្រុម lipophilic លាតសន្ធឹងចូលទៅក្នុងបរិយាកាស និងក្រុម hydrophilic លាតសន្ធឹងចូលទៅក្នុងទឹក។
ទោះបីជាលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធនៃម៉ូលេគុលសារធាតុ surfactant គឺថាពួកវាជាម៉ូលេគុល amphiphilic ក៏ដោយ មិនមែនម៉ូលេគុល amphiphilic ទាំងអស់សុទ្ធតែជាសារធាតុ surfactants នោះទេ។ មានតែសារធាតុ amphiphilic ដែលមានផ្នែក lipophilic វែងគ្រប់គ្រាន់ប៉ុណ្ណោះដែលជាសារធាតុ surfactants។
ឧទាហរណ៍ នៅក្នុងស៊េរីអំបិលសូដ្យូមអាស៊ីតខ្លាញ់ សមាសធាតុដែលមានអាតូមកាបូនមួយចំនួនតូច (ដូចជាសូដ្យូមហ្វម៉ាតេត សូដ្យូមអាសេតាត សូដ្យូមប្រូពីយ៉ូណេត សូដ្យូមប៊ូទីរ៉ាត។ល។) ទាំងអស់សុទ្ធតែមានក្រុម lipophilic និង hydrophilic និងមានសកម្មភាពលើផ្ទៃ ប៉ុន្តែវាមិនដំណើរការជាសាប៊ូទេ ដូច្នេះហើយមិនអាចហៅថាសារធាតុ surfactants បានទេ។ មានតែនៅពេលដែលចំនួនអាតូមកាបូនកើនឡើងដល់កម្រិតជាក់លាក់ណាមួយប៉ុណ្ណោះ ទើបអាស៊ីតខ្លាញ់សូដ្យូមបង្ហាញសកម្មភាពលើផ្ទៃជាក់ស្តែង និងមានលក្ខណៈសម្បត្តិទូទៅរបស់សាប៊ូ។ ប្រេង និងខ្លាញ់សត្វ និងរុក្ខជាតិធម្មជាតិភាគច្រើនគឺជាអេស្ទ័រអាស៊ីតខ្លាញ់ដែលមានអាតូមកាបូនចំនួន 10 ទៅ 18។ ប្រសិនបើអាស៊ីតទាំងនេះត្រូវបានផ្សំជាមួយក្រុម hydrophilic ពួកវានឹងក្លាយជាសារធាតុ surfactants ដែលមានកម្រិត lipophilic និង hydrophilic ជាក់លាក់មួយ ហើយមានភាពរលាយល្អ។
៣. ការអនុវត្តសារធាតុ Surfactants ក្នុងវិស្វកម្មផ្លូវហាយវេ
៣.១។សារធាតុផ្សំលើផ្ទៃ និងសារធាតុ emulsifiers សម្រាប់ asphalt
សារធាតុ emulsifier អាស្ប៉ាល់ គឺជាប្រភេទសារធាតុ surfactant មួយប្រភេទ។ សារធាតុ emulsifier និងសាប៊ូបោកខោអាវ មានលក្ខណៈសម្បត្តិដូចគ្នា ដូចជា សមត្ថភាពស្រូបយក ការតំរង់ទិស សមត្ថភាពក្នុងការបង្កើតអ៊ីយ៉ុង colloidal និងសមត្ថភាពក្នុងការកាត់បន្ថយភាពតានតឹងអន្តរមុខ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ក្នុងនាមជាសារធាតុ emulsifier វាក៏ត្រូវមានលក្ខណៈសម្បត្តិបង្កើតជាខ្សែភាពយន្តផងដែរ។ ជាពិសេសសម្រាប់សារធាតុ emulsifier អាស្ប៉ាល់ ពួកវាត្រូវមានអាល់កានដែលមានខ្សែសង្វាក់កាបូនសមស្រប ដើម្បីធ្វើឱ្យ emulsify ជាមួយអាស្ប៉ាល់បានកាន់តែប្រសើរ។
៣.២។ការចាត់ថ្នាក់នៃសារធាតុ emulsifiers asphalt
សារធាតុ emulsifiers ត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ទៅជាប្រភេទអ៊ីយ៉ុង និងមិនមែនអ៊ីយ៉ុង ដោយផ្អែកលើថាតើក្រុម hydrophilic នៃម៉ូលេគុល emulsifiers មានបន្ទុកនៅពេលដែលសារធាតុ emulsifiers ត្រូវបានរំលាយក្នុងទឹក។ សារធាតុ emulsifiers អ៊ីយ៉ុងត្រូវបានបែងចែកបន្ថែមទៀតទៅជាប្រភេទអ៊ីយ៉ុង cationic, anionic និង amphoteric ដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃបន្ទុកដែលផ្ទុកដោយក្រុម hydrophilic របស់វាបន្ទាប់ពីអ៊ីយ៉ូដក្នុងទឹក។
វត្ថុធាតុដើមសម្រាប់សារធាតុ emulsifier អាស្ប៉ាល់អ៊ីយ៉ុងអានីយ៉ូនមានតម្លៃថោក និងងាយស្រួលរក ហើយដំណើរការផលិតក៏សាមញ្ញដែរ។ ដូច្នេះ អាស្ប៉ាល់អ៊ីយ៉ុងអានីយ៉ូនដែលផលិតដំបូងបំផុតគឺអាស្ប៉ាល់អ៊ីយ៉ុងអានីយ៉ូន ដែលជាទូទៅជាប្រភេទល្បាយមធ្យម ហើយក៏មានប្រភេទល្បាយយឺតមួយចំនួនផងដែរ។ វាអាចត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការផ្សាភ្ជាប់ល្បាយ ការជ្រាបចូល ការព្យាបាលផ្ទៃ។ល។ ទោះបីជាសារធាតុ emulsifier អានីយ៉ូនមានគុណសម្បត្តិផ្នែកតម្លៃក៏ដោយ ពួកវាមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើលក្ខណៈសម្បត្តិដើមរបស់អាស្ប៉ាល់ ហើយបញ្ហាជាច្រើនកើតឡើងក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការសាងសង់។ ដូច្នេះ នៅពេលអនុវត្តវា ចាំបាច់ត្រូវពិចារណាពីផលប៉ះពាល់ដ៏ទូលំទូលាយនៃតម្លៃ ផលប៉ះពាល់សំណង់ និងគុណភាពសំណង់។
Cសារធាតុ emulsifier អាតូមិចaទោះបីជាវាអភិវឌ្ឍយឺតក៏ដោយ ការអនុវត្តបានបង្ហាញថាវាមានភាពស្អិតជាប់បានល្អជាងទៅនឹងវត្ថុធាតុរ៉ែជាច្រើនប្រភេទ ជាមួយនឹងល្បឿនបង្កើតលឿន កម្លាំងដំបូងខ្ពស់ និងកម្រិតថ្នាំទាប។ វាមិនត្រឹមតែបង្ហាញពីគុណសម្បត្តិនៃសារធាតុ emulsifiers anionic ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាថែមទាំងបំពេញបន្ថែមចំណុចខ្វះខាតរបស់វាផងដែរ ដោយហេតុនេះទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងចាប់តាំងពីការអភិវឌ្ឍរបស់វា។ សារធាតុ emulsifiers asphalt cationic មានប្រភេទជាច្រើន និងវិធីសាស្ត្រចាត់ថ្នាក់ផ្សេងៗគ្នា។ ជាធម្មតាវាត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមរចនាសម្ព័ន្ធគីមីរបស់វា ហើយប្រភេទទូទៅរួមមាន alkyl amines អំបិល quaternary iron amines lignin imidazolines ជាដើម។
ម៉ូលេគុលសារធាតុ emulsifier Zwitterionic មានទាំងក្រុមអាស៊ីត និងក្រុមមូលដ្ឋាន ហើយពួកវាងាយបង្កើតជា "អំបិលខាងក្នុង"។ លក្ខណៈនៃដំណោះស្រាយទឹកនៃសារធាតុ emulsifier zwitterionic គឺថាបន្ទុកអគ្គិសនីរបស់វាផ្លាស់ប្តូរជាមួយនឹងការប្រែប្រួលនៃតម្លៃ pH។ ពួកវាមានសមត្ថភាពបំបែកកាល់ស្យូមខ្លាំងនៅក្នុងទឹករឹង និងឆបគ្នាល្អជាមួយសារធាតុ emulsifier ប្រភេទផ្សេងទៀត ប៉ុន្តែតម្លៃរបស់វាខ្ពស់ណាស់។
សារធាតុ emulsifiers មិនមែនអ៊ីយ៉ុងភាគច្រើនត្រូវបានទទួលដោយប្រតិកម្មនៃអុកស៊ីដអេទីឡែនជាមួយនឹងសមាសធាតុដែលមានអ៊ីដ្រូសែនសកម្ម (ដូចជាហ្វេណុល អាល់កុល អាស៊ីតកាបូស៊ីលីក អាមីន។ល។)។ សកម្មភាពរបស់ពួកវាមិនត្រឹមតែទាក់ទងទៅនឹងក្រុមអាល់គីលអ៊ីដ្រូហ្វូប៊ីកប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏ទាក់ទងទៅនឹងប្រវែងនៃខ្សែសង្វាក់ប៉ូលីអុកស៊ីអេទីឡែនផងដែរ។ ពួកវាមានសកម្មភាពលើផ្ទៃខ្ពស់ ស្ថេរភាព និងសមត្ថភាព emulsifying ល្អ បង្ហាញពីភាពឆបគ្នាល្អជាមួយសារធាតុ emulsifiers ផ្សេងទៀត និងសារធាតុបន្ថែមរបស់វា និងមានឥទ្ធិពល chelating ជាក់លាក់លើអ៊ីយ៉ុងលោហៈ។ សកម្មភាពរបស់ពួកវាគឺឯករាជ្យពីតម្លៃ pH នៃដំណោះស្រាយ ហើយ emulsion ដែលបង្កើតឡើងនៅសីតុណ្ហភាពបញ្ច្រាសដំណាក់កាល (PIT) គឺមានស្ថេរភាពបំផុត។
៣.៣។គោលការណ៍ធ្វើការរបស់សារធាតុ emulsifiers asphalt
នៅពេលដែលកំហាប់នៃសារធាតុ emulsifier មានកម្រិតទាបខ្លាំង មានម៉ូលេគុល emulsifier តិចតួចណាស់។ នៅចំណុចប្រសព្វរវាងខ្យល់ និងទឹក វាមិនអាចទៅរួចទេសម្រាប់ម៉ូលេគុល emulsifier មួយចំនួនធំកកកុញ។ នៅលើផ្ទៃ វាស្ទើរតែនៅតែមានទំនាក់ទំនងដោយផ្ទាល់ជាមួយខ្យល់ និងទឹក ហើយភាពតានតឹងលើផ្ទៃនៅតែស្ទើរតែមិនផ្លាស់ប្តូរ នៅតែជិតនឹងភាពតានតឹងលើផ្ទៃនៃទឹកសុទ្ធ។
នៅពេលដែលកំហាប់នៃសារធាតុ emulsifier កើនឡើងសមស្រប ម៉ូលេគុលសារធាតុ emulsifier នឹងប្រមូលផ្តុំគ្នាយ៉ាងលឿននៅលើផ្ទៃទឹក ដែលកាត់បន្ថយផ្ទៃទំនាក់ទំនងរវាងខ្យល់ និងទឹក ដោយហេតុនេះបណ្តាលឱ្យភាពតានតឹងលើផ្ទៃធ្លាក់ចុះយ៉ាងឆាប់រហ័ស។
នៅពេលដែលកំហាប់នៃសារធាតុ emulsifier កើនឡើងបន្ថែមទៀត ហើយឈានដល់តម្លៃជាក់លាក់មួយ ម៉ូលេគុល emulsifier មួយចំនួនធំនឹងកកកុញនៅលើផ្ទៃនៃដំណោះស្រាយទឹក បង្កើតជាខ្សែភាពយន្តម៉ូណូម៉ូលេគុលគ្របដណ្តប់លើផ្ទៃនៃដំណោះស្រាយ ដែលញែកដំណោះស្រាយទឹកចេញពីខ្យល់ទាំងស្រុង និងធ្វើឱ្យភាពតានតឹងលើផ្ទៃមានស្ថេរភាព។ ប្រសិនបើកំហាប់នៃសារធាតុ emulsifier ត្រូវបានកើនឡើងបន្តិចបន្ថែមទៀត ម៉ូលេគុល emulsifier លែងអាចកកកុញនៅលើផ្ទៃទឹកទៀតហើយ ប៉ុន្តែផ្ទុយទៅវិញវានឹងប្រមូលផ្តុំដោយខ្លួនឯងទៅជាមីសែល ឬសារធាតុផ្សំមីសែលឡា ដោយក្រុម lipophilic ចង្អុលទៅខាងក្នុង និងក្រុម hydrophilic ចង្អុលទៅខាងក្រៅ។ កំហាប់អប្បបរមាដែលមីសែល ឬសារធាតុផ្សំមីសែលឡាហៀបនឹងចាប់ផ្តើមបង្កើតជាធម្មតាត្រូវបានគេហៅថាកំហាប់មីសែលសំខាន់ (CMC)។
បន្ទាប់ពីឈានដល់កំហាប់មីសែលដ៏សំខាន់ ប្រសិនបើកំហាប់នៃសារធាតុ emulsifier បន្តកើនឡើង ភាពតានតឹងលើផ្ទៃនឹងលែងថយចុះទៀតហើយ។ ដោយសារតែខ្សែភាពយន្តម៉ូលេគុលតែមួយបានបង្កើតឡើងរួចហើយនៅលើផ្ទៃ ម៉ូលេគុលសារធាតុ emulsifier មានទំនោរបញ្ចូលគ្នា និងផ្លាស់ទីកាន់តែជិតគ្នា ដោយបន្តប្រមូលផ្តុំទៅជាមីសែល ដោយហេតុនេះបណ្តាលឱ្យចំនួនមីសែលនៅក្នុងសារធាតុ emulsion កើនឡើងជាបន្តបន្ទាប់។
ការបង្កើតសារធាតុ emulsifier លើកៅស៊ូកៅស៊ូ គឺជាទិដ្ឋភាពសំខាន់មួយនៃសកម្មភាពបង្កើតសារធាតុ emulsifier។ បន្ទាប់ពីបន្ថែមសារធាតុ emulsifier ទៅក្នុងដំណោះស្រាយប្រេង-ទឹក ក្រុមទាំងពីរនៃសារធាតុ emulsifier រៀបចំខ្លួនវាតាមរបៀបទិសដៅមួយ ដោយភ្ជាប់ចំណុចប្រទាក់ទាំងពីរនៃប្រេង និងទឹក ដោយហេតុនេះការពារពួកវាពីការរុញច្រានគ្នាទៅវិញទៅមក។ បន្ទាប់ពីកូរ និងបំបែកកៅស៊ូកៅស៊ូអាចបំបែកបានយ៉ាងស្ថិរភាពក្នុងទឹកក្នុងទម្រង់ជាភាគល្អិតតូចៗ។
សេចក្តីសន្និដ្ឋាន
ដោយយកសារធាតុ emulsifiers សម្រាប់កៅស៊ូជាឧទាហរណ៍ អត្ថបទនេះផ្តល់នូវការណែនាំ និងការវិភាគយ៉ាងទូលំទូលាយអំពីលក្ខណៈរចនាសម្ព័ន្ធ គោលការណ៍ធ្វើការ និងស្ថានភាពនៃការប្រើប្រាស់សារធាតុ surfactants។ សារធាតុ surfactants អាចកាត់បន្ថយភាពតានតឹងលើផ្ទៃទឹកបានយ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ស្រូបយកម៉ូលេគុលសារធាតុ surfactant យ៉ាងខ្លាំងនៅលើចំណុចប្រទាក់ផ្សេងៗ ហើយជារឿយៗមានកម្រិតជាក់លាក់នៃការស្រូបយកទិសដៅ។ វាគឺជាការស្រូបយកទិសដៅនេះដែលអនុញ្ញាតឱ្យសារធាតុ surfactants មានមុខងារច្រើនដូចជា emulsification, demulsification, foaming, dispersion, coagulation និង wetting។ សារធាតុ emulsifiers សម្រាប់កៅស៊ូដំណើរការដោយប្រើប្រាស់ឥទ្ធិពល emulsifying នៃសារធាតុ surfactants។ មិនថាមកពីទស្សនៈនៃការអនុវត្តសេដ្ឋកិច្ច ឬការការពារបរិស្ថានទេ ការសាងសង់ត្រជាក់គឺជានិន្នាការដ៏សំខាន់មួយនៅក្នុងការអភិវឌ្ឍវិស្វកម្មផ្លូវហាយវេនៅក្នុងសតវត្សរ៍ទី 21 ហើយសារធាតុ emulsifiers គឺជាស្នូលនៃបច្ចេកវិទ្យានេះ។ ការស្រាវជ្រាវ និងការកែលម្អដំណើរការ emulsifier ប្រាកដជានឹងមានឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងទៅលើការសាងសង់ត្រជាក់។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ៣១ ខែមីនា ឆ្នាំ ២០២៦