Jēlnaftas deemulgatoru darbības mehānisms ir balstīts uz fāzes pārneses–apgrieztās deformācijas principu. Pievienojot deemulgatoru, notiek fāzes pāreja: rodas virsmaktīvās vielas, kas spēj radīt pretēju emulsijas tipu tam, ko veido emulgators (pazīstamas kā apgrieztās fāzes deemulgatori). Šādi deemulgatori reaģē ar hidrofobiem emulgatoriem, veidojot kompleksus, tādējādi atņemot emulgatoram tā emulgācijas spēju.
Vēl viens mehānisms ir sadursmes izraisīta starpfāžu plēves plīsums. Sildīšanas vai maisīšanas apstākļos deemulsifikatoram ir pietiekamas iespējas sadurties ar emulsijas starpfāžu plēvi, vai nu adsorbējoties uz tās, vai arī izspiežot un aizvietojot virsmaktīvo vielu daļas, tādējādi pārraujot plēvi. Tas krasi samazina stabilitāti, izraisot flokulāciju un koalescenci, kas noved pie deemulsifikācijas.
Naftas produktu ražošanā un pārstrādē bieži rodas jēlnaftas emulsijas. Lielākā daļa pasaulē iegūto jēlnaftu tiek iegūtas emulģētā stāvoklī. Emulsija sastāv no vismaz diviem nesajaucamiem šķidrumiem, no kuriem viens ir smalki izkliedēts — pilieni aptuveni 1 μm diametrā — otrā.
Viens no šiem šķidrumiem parasti ir ūdens, otrs parasti ir eļļa. Eļļa var būt tik smalki izkliedēta ūdenī, ka emulsija kļūst par eļļas-ūdenī (O/W) tipa, kur ūdens ir nepārtrauktā fāze, bet eļļa - dispersā fāze. Un otrādi, ja eļļa veido nepārtraukto fāzi, bet ūdens - disperso fāzi, emulsija ir ūdens-eļļā (W/O) tipa — lielākā daļa jēlnaftas emulsiju pieder pie šīs pēdējās kategorijas.
Ūdens molekulas pievelk viena otru, tāpat kā eļļas molekulas; tomēr starp atsevišķām ūdens un eļļas molekulām to saskarnē darbojas atgrūšanas spēks. Virsmas spraigums samazina starpfāžu laukumu, tāpēc pilieni ūdens/eļļas emulsijā mēdz veidot sfērisku formu. Turklāt atsevišķi pilieni veicina agregāciju, un to kopējā virsmas platība ir mazāka nekā atsevišķu pilienu laukumu summa. Tādējādi tīra ūdens un tīras eļļas emulsija pēc savas būtības ir nestabila: dispersā fāze virzās uz saplūšanu, veidojot divus atdalītus slāņus, tiklīdz starpfāžu atgrūšanās tiek neitralizēta, piemēram, uzkrājoties speciālām ķīmiskām vielām saskarnē, kas samazina virsmas spraigumu. Tehnoloģiski daudzi pielietojumi izmanto šo efektu, pievienojot labi zināmus emulgatorus, lai iegūtu stabilas emulsijas. Jebkurai vielai, kas šādā veidā stabilizē emulsiju, ir jābūt ķīmiskai struktūrai, kas nodrošina vienlaicīgu mijiedarbību gan ar ūdens, gan eļļas molekulām, tas ir, tai jāsatur hidrofila grupa un hidrofoba grupa.
Jēlnaftas emulsiju stabilitāte ir saistīta ar eļļā esošajām dabiskajām vielām, kurām bieži ir polāras grupas, piemēram, karboksil- vai fenola grupas. Tās var pastāvēt kā šķīdumi vai koloīdas dispersijas, radot īpašu ietekmi, ja tās ir piesaistītas saskarvirsmām. Šādos gadījumos lielākā daļa daļiņu izkliedējas eļļas fāzē un uzkrājas eļļas un ūdens saskarvirsmā, nostājoties blakus to polārajām grupām, kas orientētas pret ūdeni. Tādējādi veidojas fiziski stabils starpfāžu slānis, kas līdzīgs cietam apvalkam, kas atgādina daļiņu slāni vai parafīna kristāla režģi. Ar neapbruņotu aci tas izpaužas kā pārklājums, kas aptver saskarvirsmas slāni. Šis mehānisms izskaidro jēlnaftas emulsiju novecošanos un grūtības tās salauzt.
Pēdējos gados pētījumi par jēlnaftas emulsiju deemulsifikācijas mehānismiem galvenokārt ir koncentrējušies uz pilienu koalescences procesu smalku izpēti un deemulgatoru ietekmi uz starpfāžu reoloģiskajām īpašībām. Tomēr, tā kā deemulgatoru iedarbība uz emulsijām ir ļoti sarežģīta, un, neskatoties uz plašiem pētījumiem šajā jomā, nav izveidojusies vienota deemulsifikācijas mehānisma teorija.
Pašlaik ir atzīti vairāki mehānismi:
③ Šķīdināšanas mehānisms — viena vai dažas deemulgatora molekulas var veidot micellas; šīs makromolekulārās spirāles jeb micellas šķīdina emulgatora molekulas, izraisot emulģētās jēlnaftas sadalīšanos.
④ Salocītās deformācijas mehānisms — mikroskopiski novērojumi atklāj, ka ūdens/eļļas emulsijām ir dubulti vai vairāki ūdens čaumalas, starp kurām atrodas eļļas čaumalas. Sildīšanas, maisīšanas un deemulgatora darbības kombinētās iedarbības rezultātā pilienu iekšējie slāņi kļūst savstarpēji saistīti, izraisot pilienu saplūšanu un deemulgāciju.
Turklāt vietējie pētījumi par naftas un gāzes emulģēto jēlnaftas sistēmu deemulsifikācijas mehānismiem liecina, ka ideālam deemulsifikatoram jāatbilst šādiem kritērijiem: augsta virsmas aktivitāte; laba mitrināšanas veiktspēja; pietiekama flokulācijas jauda; un efektīva koalesces spēja.
Deemulsifikatori ir ļoti dažādi; tie tiek klasificēti pēc virsmaktīvo vielu veidiem, un tie ietver katjonu, anjonu, nejonu un cviterjonu šķirnes.
Anjonu deemulgatori: karboksilāti, sulfonāti, polioksietilēna taukskābju sulfātu esteri utt. — trūkumi ietver lielu devu, zemu efektivitāti un jutību pret samazinātu veiktspēju elektrolītu klātbūtnē.
Katjoniskie deemulgatori: galvenokārt kvaternārie amonija sāļi — efektīvi vieglajām eļļām, bet nepiemēroti smagajām vai novecojušām eļļām.
Nejonu deemulgatori: ar amīniem iniciēti blokkopolimēri; ar spirtiem iniciēti blokkopolimēri; alkilfenola-formaldehīda sveķu blokkopolimēri; fenola-amīna-formaldehīda sveķu blokkopolimēri; uz silikona bāzes veidoti deemulgatori; īpaši augstas molekulmasas deemulgatori; polifosfāti; modificēti blokkopolimēri; un cviterjonu deemulgatori, ko pārstāv uz imidazolīna bāzes veidoti jēlnaftas deemulgatori.
Publicēšanas laiks: 2025. gada 4. decembris