Žalios naftos deemulsifikatorių veikimo mechanizmas pagrįstas fazės pernašos ir atvirkštinės deformacijos principu. Pridėjus deemulsiklio, įvyksta fazinis virsmas: susidaro paviršinio aktyvumo medžiagos, galinčios sudaryti priešingo tipo emulsiją nei susidaro emulsiklis (žinomos kaip atvirkštinės fazės deemulsikliai). Tokie deemulsikliai reaguoja su hidrofobiniais emulsikliais ir sudaro kompleksus, taip pašalindami emulsiklio emulsinimo gebą.
Kitas mechanizmas yra susidūrimo sukeltas tarpsluoksninės plėvelės plyšimas. Kaitinant arba maišant, deemulsifikatorius turi daug galimybių susidurti su emulsijos tarpsluoksnine plėvele, adsorbuodamasis ant jos arba išstumdamas ir pakeisdamas dalis paviršinio aktyvumo medžiagų, taip plyšdamas plėvelę. Tai smarkiai sumažina stabilumą, skatina flokuliaciją ir koalescenciją, dėl kurios vyksta deemulsifikacija.
Žalios naftos emulsijos dažnai susidaro gaminant ir perdirbant naftos produktus. Dauguma pasaulyje išgaunamų pagrindinių žalių naftos produktų yra emulsuotos būsenos. Emulsiją sudaro mažiausiai du nesimaišantys skysčiai, iš kurių vienas yra smulkiai disperguotas – maždaug 1 μm skersmens lašeliais – kito viduje.
Vienas iš šių skysčių paprastai yra vanduo, kitas – aliejus. Aliejus gali būti taip smulkiai disperguotas vandenyje, kad emulsija tampa aliejaus vandenyje (O/W) tipo, kur vanduo yra ištisinė fazė, o aliejus – dispersinė fazė. Ir atvirkščiai, jei aliejus sudaro ištisinę fazę, o vanduo – dispersinę fazę, emulsija yra vandens aliejuje (W/O) tipo – dauguma žalios naftos emulsijų priklauso šiai pastarajai kategorijai.
Vandens molekulės traukia viena kitą, kaip ir aliejaus molekulės; tačiau tarp atskirų vandens ir aliejaus molekulių jų sąsajoje veikia stūmos jėga. Paviršiaus įtempimas sumažina tarpsluoksninį plotą, todėl lašeliai vandenyje/aliejuje linkę į sferiškumą. Be to, atskiri lašeliai skatina agregaciją, o jų bendras paviršiaus plotas yra mažesnis už atskirų lašelių plotų sumą. Taigi, gryno vandens ir gryno aliejaus emulsija yra iš prigimties nestabili: dispersinė fazė linksta koalescencijos link, sudarydama du atskirus sluoksnius, kai tik tarpsluoksninė stūma neutralizuojama, pavyzdžiui, susikaupus specialioms cheminėms medžiagoms sąsajoje, o tai sumažina paviršiaus įtempimą. Technologiškai daugelyje pritaikymų šis efektas išnaudojamas pridedant gerai žinomų emulsiklių, kad būtų gautos stabilios emulsijos. Bet kuri medžiaga, tokiu būdu stabilizuojanti emulsiją, turi turėti cheminę struktūrą, leidžiančią vienu metu sąveikauti tiek su vandens, tiek su aliejaus molekulėmis, tai yra, joje turėtų būti hidrofilinė ir hidrofobinė grupės.
Žalios naftos emulsijos savo stabilumą lemia natūralios aliejuje esančios medžiagos, dažnai turinčios poliarines grupes, tokias kaip karboksilo arba fenolio grupės. Jos gali egzistuoti kaip tirpalai arba koloidinės dispersijos, darančios ypatingą įtaką, kai prisitvirtina prie sąsajų. Tokiais atvejais dauguma dalelių išsisklaido aliejaus fazėje ir kaupiasi naftos ir vandens sąsajoje, išsidėsčiusios greta savo polinėmis grupėmis, nukreiptomis į vandenį. Taip susidaro fiziškai stabilus tarpsluoksnis sluoksnis, panašus į kietą apvalkalą, primenantį dalelių sluoksnį arba parafino kristalinę gardelę. Plika akimi tai pasireiškia kaip danga, gaubianti tarpsluoksnį. Šis mechanizmas paaiškina žalios naftos emulsijų senėjimą ir sunkumus jas suardyti.
Pastaraisiais metais žalios naftos emulsijų deemulsifikacijos mechanizmų tyrimai daugiausia buvo sutelkti į smulkius lašelių koalescencijos procesų ir deemulsiklių poveikio tarpfazinėms reologinėms savybėms tyrimus. Vis dėlto, kadangi deemulsiklių poveikis emulsijoms yra labai sudėtingas ir nepaisant išsamių tyrimų šioje srityje, vieningos deemulsifikacijos mechanizmo teorijos neatsirado.
Šiuo metu pripažįstami keli mechanizmai:
③ Tirpinimo mechanizmas – Viena arba kelios deemulsifikatoriaus molekulės gali sudaryti miceles; šios makromolekulinės spiralės arba micelės tirpdo emulsiklio molekules, skatindamos emulsifikuotos žalios naftos skaidymąsi.
④ Sulankstytos deformacijos mechanizmas – mikroskopiniai stebėjimai rodo, kad vandens/aliejaus emulsijos turi dvigubus arba daugkartinius vandens apvalkalus, tarp kurių yra įsiterpę aliejaus apvalkalai. Veikiant kaitinimui, maišymui ir deemulsifikavimui, vidiniai lašelių sluoksniai susijungia, todėl lašeliai susilieja ir deemulsifikuojasi.
Be to, vietiniai naftos emulsijos sistemų, skirtų naftos pagrindu, deemulsifikacijos mechanizmų tyrimai rodo, kad idealus deemulsiklis turi atitikti šiuos kriterijus: didelį paviršiaus aktyvumą; gerą drėkinimo savybę; pakankamą flokuliacijos galią; ir efektyvią koalescencijos gebą.
Deemulsikliai yra labai įvairūs; pagal paviršiaus aktyviųjų medžiagų tipus jie klasifikuojami kaip katijoniniai, anijoniniai, nejoniniai ir cviterjoniniai.
Anijoniniai deemulsikliai: karboksilatai, sulfonatai, polioksietileno riebalų rūgščių sulfato esteriai ir kt. – trūkumai yra didelė dozė, prastas efektyvumas ir polinkis į sumažėjusį veikimą esant elektrolitams.
Katijoniniai deemulgatoriai: daugiausia ketvirtinės amonio druskos – veiksmingos lengvosioms alyvoms, bet netinka sunkiosioms arba sendintoms alyvoms.
Nejoniniai deemulsikliai: aminais inicijuoti blokų kopolimerai; alkoholiais inicijuoti blokų kopolimerai; alkilfenolio-formaldehido dervos blokų kopolimerai; fenolio-amino-formaldehido dervos blokų kopolimerai; silikono pagrindu pagaminti deemulsikliai; itin didelės molekulinės masės deemulsikliai; polifosfatai; modifikuoti blokų kopolimerai; ir cviterjoniniai deemulsikliai, atstovaujami imidazolino pagrindu pagaminti žalios naftos deemulsikliai.
Įrašo laikas: 2025 m. gruodžio 4 d.