Mecanismul demulgatorilor de țiței se bazează pe principiul transferului de fază-deformare inversă. La adăugarea unui demulgator, are loc o tranziție de fază: iau naștere surfactanți capabili să genereze un tip de emulsie opus celui format de emulgator (cunoscuți sub numele de demulgatori cu fază inversă). Acești demulgatori reacționează cu emulgatorii hidrofobi pentru a forma complexe, eliminând astfel emulgatorul de capacitatea sa de emulgare.
Un alt mecanism este ruptura peliculei interfaciale indusă de coliziune. În condiții de încălzire sau agitare, dezemulsorul are ample oportunități de a se ciocni cu pelicula interfacială a emulsiei, fie adsorbindu-se pe aceasta, fie deplasând și înlocuind porțiuni din substanțele tensioactive, rupând astfel pelicula. Acest lucru reduce drastic stabilitatea, determinând flocularea și coalescența care duc la dezemulsificare.
Emulsiile de țiței apar frecvent în producția și rafinarea produselor petroliere. Majoritatea țițeiurilor primare din lume sunt obținute în stare emulsionată. O emulsie constă din cel puțin două lichide nemiscibile, dintre care unul este fin dispersat - picături cu diametrul de aproximativ 1 μm - în interiorul celuilalt.
Unul dintre aceste lichide este de obicei apa, celălalt este de obicei uleiul. Uleiul poate fi atât de fin dispersat în apă încât emulsia devine de tip ulei-în-apă (O/A), unde apa este faza continuă, iar uleiul este faza dispersată. Invers, dacă uleiul formează faza continuă, iar apa este faza dispersată, emulsia este de tip apă-în-ulei (A/A) - majoritatea emulsiilor de țiței aparțin acestei din urmă categorii.
Moleculele de apă se atrag reciproc, la fel ca și moleculele de ulei; totuși, între moleculele individuale de apă și ulei există o forță de respingere activă la interfața lor. Tensiunea superficială minimizează aria interfacială, astfel încât picăturile dintr-o emulsie A/O tind spre sfericitate. Mai mult, picăturile individuale favorizează agregarea, a cărei suprafață totală este mai mică decât suma ariilor separate ale picăturilor. Astfel, o emulsie de apă pură și ulei pur este inerent instabilă: faza dispersată gravitează spre coalescență, formând două straturi separate odată ce respingerea interfacială este contracarată - de exemplu, prin acumularea de substanțe chimice speciale la interfață, ceea ce reduce tensiunea superficială. Din punct de vedere tehnologic, multe aplicații valorifică acest efect prin adăugarea de emulgatori bine-cunoscuți pentru a produce emulsii stabile. Orice substanță care stabilizează o emulsie în acest mod trebuie să posede o structură chimică care să permită interacțiunea simultană atât cu moleculele de apă, cât și cu cele de ulei - adică, ar trebui să conțină o grupare hidrofilă și o grupare hidrofobă.
Emulsiile de țiței își datorează stabilitatea substanțelor naturale din conținutul petrolului, care conțin adesea grupări polare, cum ar fi grupările carboxil sau fenolice. Acestea pot exista sub formă de soluții sau dispersii coloidale, exercitând o influență deosebită atunci când sunt atașate la interfețe. În astfel de cazuri, majoritatea particulelor se dispersează în faza petrolieră și se acumulează la interfața petrol-apă, aliniindu-se una lângă alta cu grupările lor polare orientate spre apă. Astfel, se formează un strat interfacial stabil din punct de vedere fizic, asemănător unei învelișuri solide care seamănă cu un strat de particule sau cu o rețea cristalină de parafină. Cu ochiul liber, aceasta se manifestă ca un strat care învelește stratul de interfață. Acest mecanism explică îmbătrânirea emulsiilor de țiței și dificultatea de a le rupe.
În ultimii ani, cercetările privind mecanismele de demulsificare a emulsiilor de țiței s-au concentrat în mare măsură pe investigarea la scară fină a proceselor de coalescență a picăturilor și a impactului demulgatorilor asupra proprietăților reologice interfaciale. Totuși, deoarece acțiunea demulgatorilor asupra emulsiilor este extrem de complexă și, în ciuda studiilor ample în acest domeniu, nu a apărut o teorie unificată a mecanismului de demulsificare.
În prezent sunt recunoscute mai multe mecanisme:
③ Mecanismul de solubilizare – O singură moleculă sau câteva molecule ale dezemulgatorului pot forma micele; aceste spirale macromoleculare sau micele solubilizează moleculele de emulgator, precipitând descompunerea țițeiului emulsionat.
④ Mecanismul de deformare prin pliere – Observațiile microscopice arată că emulsiile A/O au învelișuri de apă duble sau multiple, cu învelișuri de ulei intercalate între ele. Sub efectele combinate ale încălzirii, agitării și acțiunii de demulsifiere, straturile interne ale picăturilor devin interconectate, ducând la coalescența și demulsificarea picăturilor.
În plus, cercetările interne privind mecanismele de dezemulsionare pentru sistemele de țiței emulsionat O/W sugerează că un dezemulsionator ideal trebuie să îndeplinească următoarele criterii: activitate superficială puternică; performanță bună de umectare; putere de floculare suficientă; și capacitate eficientă de coalescere.
Deemulgatorii sunt disponibili într-o mare varietate; clasificați în funcție de tipurile de surfactanți, aceștia includ varietăți cationice, anionice, neionice și zwitterionice.
Deemulgatori anionici: carboxilați, sulfonați, esteri sulfatați ai acizilor grași polioxietilenici etc. - dezavantajele includ dozajul mare, eficacitatea slabă și susceptibilitatea la performanțe reduse în prezența electroliților.
Deemulgatori cationici: în principal săruri cuaternare de amoniu - eficienți pentru uleiuri ușoare, dar nepotriviți pentru uleiuri grele sau învechite.
Deemulgatori neionici: copolimeri bloc inițiați de amine; copolimeri bloc inițiați de alcooli; copolimeri bloc rășină alchilfenol-formaldehidă; copolimeri bloc rășină fenol-amină-formaldehidă; deemulgatori pe bază de silicon; deemulgatori cu greutate moleculară ultra-mare; polifosfați; copolimeri bloc modificați; și deemulgatori zwitterionici reprezentați de deemulgatori din țiței pe bază de imidazolină.
Data publicării: 04 dec. 2025