අධිවේගී මාර්ග ඉංජිනේරු විද්‍යාවේදී මතුපිට ද්‍රව්‍ය යෙදීම

මතුපිට ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය ලෙසද හඳුන්වනු ලබන සර්ෆැක්ටන්ට්, කර්මාන්ත හා කෘෂිකර්මාන්තයේ සංවර්ධනයේදී අත්‍යවශ්‍ය රසායනික සහායක වන අතර, කුඩා මාත්‍රාවකින් සැලකිය යුතු ප්‍රතිඵල ලබා ගැනීමේ වාසිය ඇත. විශේෂයෙන් දෙවන ලෝක යුද්ධයෙන් පසු, ඛනිජ රසායනික කර්මාන්තයේ දියුණුවත් සමඟ, වේගයෙන් නැගී එන කෘතිම මතුපිටක කාරක කර්මාන්තය, ඛනිජ තෙල්, රෙදිපිළි, පළිබෝධනාශක, වෛද්‍ය ප්‍රතිකාර, ලෝහ විද්‍යාව, පතල් කැණීම්, යන්ත්‍රෝපකරණ, ඉදිකිරීම්, මාර්ග, ගුවන් සේවා, ආහාර, පාරිසරික ආරක්ෂාව, සේදීම සහ ඩයි කිරීම වැනි විවිධ ක්ෂේත්‍රවල මතුපිටක කාරක යෙදීම තවදුරටත් ප්‍රවර්ධනය කර ඇත. මෙම ලිපිය අධිවේගී මාර්ග ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් ලෙස මතුපිටක කාරක යෙදීම හඳුන්වා දීම කෙරෙහි අවධානය යොමු කරනු ඇත.

1. අර්ථ දැක්වීමමතුපිට කාරක

දිගුකාලීන නිෂ්පාදන භාවිතයේදී මිනිසුන් සොයාගෙන ඇත්තේ, සමහර ද්‍රව්‍යවල ද්‍රාවණ ඉතා අඩු සාන්ද්‍රණයකදී පවා ද්‍රාවකවල මතුපිට ගුණාංග සැලකිය යුතු ලෙස වෙනස් කළ හැකි බවත්, එමඟින් ද්‍රාවකයේ මතුපිට ආතතිය හෝ අන්තර් මුහුණත ආතතිය අඩු කිරීම, තෙතමනය වැඩි කිරීම, ඩිටර්ජන්සි, ඉමල්සිෆයිං සහ පෙණ දැමීමේ ගුණාංග ආදිය වැනි ඇතැම් නිෂ්පාදන අවශ්‍යතා සඳහා ඒවා සුදුසු වන බවත්ය. එදිනෙදා ජීවිතයේදී බොහෝ විට භාවිතා කරන සබන් එවැනි ද්‍රව්‍යයකි. සබන් වැනි ද්‍රව්‍යවල කැපී පෙනෙන ලක්ෂණයක් වන්නේ ජලයට කුඩා ප්‍රමාණයක් එකතු කිරීමෙන් ජලයේ මතුපිට ආතතිය බෙහෙවින් අඩු කළ හැකි බවයි.

විද්‍යාවේ හා තාක්‍ෂණයේ දියුණුවත් සමඟ නිෂ්පාදනයේ දියුණුවත් සමඟ, මිනිසුන් එවැනි ද්‍රව්‍යවල ගුණාංග සහ ක්‍රියාකාරකම් පිළිබඳව ගැඹුරු පර්යේෂණ සිදු කර ඇති අතර මතුපිට ද්‍රව්‍ය සඳහා සාපේක්ෂව නිවැරදි අර්ථ දැක්වීමක් ලබා දී ඇත. එනම්, මතුපිට ද්‍රව්‍යයක් යනු ඉතා අඩු සාන්ද්‍රණයකදී ද්‍රාවකයක (සාමාන්‍යයෙන් ජලය) මතුපිට ආතතිය (හෝ ද්‍රව-ද්‍රව අතුරු මුහුණත ආතතිය) සැලකිය යුතු ලෙස අඩු කළ හැකි, පද්ධතියේ මතුපිට තත්ත්වය වෙනස් කළ හැකි රසායනික ද්‍රව්‍යයකි, එමඟින් තෙත් කිරීම සහ ප්‍රති-තෙත් කිරීම, ඉමල්සිෆිකේෂන් සහ ඩිමල්සිෆිකේෂන්, විසරණය සහ කැටි ගැසීම, පෙණ දැමීම සහ ඩිපෙන කිරීම සහ ද්‍රාව්‍යකරණය වැනි බලපෑම් මාලාවක් ඇති කරයි.

2. සර්ෆැක්ටන්ට් වල ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ

සර්ෆැක්ටන්ට් අණු සම්පූර්ණයෙන්ම වෙනස් ගුණාංග සහිත කොටස් දෙකකින් සමන්විත වේ: එක් කොටසක් තෙල් සඳහා ඇල්මක් ඇති ලිපොෆිලික් කාණ්ඩය (ජලභීතික කාණ්ඩය ලෙසද හැඳින්වේ) වන අතර අනෙක් කොටස ජලය සඳහා ඇල්මක් ඇති හයිපොෆිලික් කාණ්ඩය (ඔලියෝෆොබික් කාණ්ඩය ලෙසද හැඳින්වේ) වේ. සර්ෆැක්ටන්ට් වල මෙම ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණය නිසා, ඒවා ජලයේ දියවන විට, හයිපොෆිලික් කාණ්ඩ ජල අණු මගින් ආකර්ෂණය වන අතර, ලිපොෆිලික් කාණ්ඩ ජල අණු මගින් විකර්ෂණය වේ. මෙම අස්ථායී තත්ත්වය ජය ගැනීම සඳහා, ඒවා ද්‍රවයේ මතුපිට අල්ලා ගත යුතු අතර, ලිපොෆිලික් කාණ්ඩ වායුගෝලයට විහිදෙන අතර ජලභීලික් කාණ්ඩ ජලයට විහිදේ.

සර්ෆැක්ටන්ට් අණු වල ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණය වන්නේ ඒවා ඇම්ෆිෆිලික් අණු වීම වුවද, සියලුම ඇම්ෆිෆිලික් අණු සර්ෆැක්ටන්ට් නොවේ. ප්‍රමාණවත් තරම් දිගු ලිපොෆිලික් කොටසක් ඇති ඇම්ෆිෆිලික් ද්‍රව්‍ය පමණක් සර්ෆැක්ටන්ට් වේ.

උදාහරණයක් ලෙස, මේද අම්ල සෝඩියම් ලවණ මාලාවේ, කාබන් පරමාණු කුඩා සංඛ්‍යාවක් සහිත සංයෝග (සෝඩියම් ෆෝමේට්, සෝඩියම් ඇසිටේට්, සෝඩියම් ප්‍රොපියොනේට්, සෝඩියම් බියුටයිරේට් ආදිය) සියල්ලම ලිපොෆිලික් සහ හයිඩ්‍රොෆිලික් කාණ්ඩ ඇති අතර මතුපිට ක්‍රියාකාරිත්වය ඇත, නමුත් ඒවා සබන් ලෙස ක්‍රියා නොකරන අතර එබැවින් මතුපිට ක්‍රියාකාරීත්වය ලෙස හැඳින්විය නොහැක. කාබන් පරමාණු ගණන යම් ප්‍රමාණයකට වැඩි වූ විට පමණක් සෝඩියම් මේද අම්ල පැහැදිලි මතුපිට ක්‍රියාකාරිත්වය පෙන්නුම් කරන අතර සබන් වල සාමාන්‍ය ගුණාංග ඇත. බොහෝ ස්වාභාවික සත්ව හා ශාක තෙල් සහ මේද කාබන් පරමාණු 10 සිට 18 දක්වා අඩංගු මේද අම්ල එස්ටර වේ. මෙම අම්ල හයිඩ්‍රොෆිලික් කාණ්ඩයක් සමඟ ඒකාබද්ධ කළහොත්, ඒවා යම් ප්‍රමාණයක ලිපොෆිලික් සහ හයිඩ්‍රොෆිලික් බවක් සහිත මතුපිට ක්‍රියාකාරීත්වයක් බවට පත්වන අතර හොඳ ද්‍රාව්‍යතාවයක් ඇත.

3. මතුපිට ද්‍රව්‍ය යෙදීමමහාමාර්ග ඉංජිනේරු විද්‍යාව

3.1.මතුපිට කාරක සහඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර්

ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් යනු මතුපිට ද්‍රව්‍ය වර්ගයකි. ඉමල්සිෆයර් සහ ඩිටර්ජන්ට් වල අවශෝෂණ හැකියාව, දිශානතිය, කොලොයිඩල් අයන සෑදීමේ හැකියාව සහ අන්තර් මුහුණත ආතතිය අඩු කිරීමේ හැකියාව වැනි ගුණාංග බෙදා ගනී. කෙසේ වෙතත්, ඉමල්සිෆයර් ලෙස, එයට පටල සෑදීමේ ගුණාංග ද තිබිය යුතුය. විශේෂයෙන් ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් සඳහා, ඇස්ෆල්ට් සමඟ වඩා හොඳින් ඉමල්සිෆයි කිරීම සඳහා සුදුසු කාබන් දාමයක් සහිත ඇල්කේන තිබිය යුතුය.

3.2.ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් වර්ගීකරණය

ඉමල්සිෆයර් ජලයේ දියවන විට ඉමල්සිෆයර් අණු වල ජලකාමී කාණ්ඩ ආරෝපණ රැගෙන යන්නේද යන්න මත පදනම්ව ඉමල්සිෆයර් අයනික සහ අයනික නොවන වර්ග වලට වර්ගීකරණය කර ඇත. ජලයේ අයනීකරණයෙන් පසු ඒවායේ ජලකාමී කාණ්ඩ මගින් ගෙන යන ආරෝපණවල වෙනස්කම් හේතුවෙන් අයනික ඉමල්සිෆයර් තවදුරටත් කැටායනික, ඇනෝනික් සහ ඇම්ෆොටරික් අයනික වර්ග වලට බෙදා ඇත.

ඇනොනික් ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් අමුද්‍රව්‍ය ලාභදායී සහ පහසුවෙන් ලබා ගත හැකි අතර නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සරල ය. එබැවින්, මුල්ම නිෂ්පාදනය කරන ලද ඉමල්සිෆයිඩ් ඇස්ෆල්ට් ඇනොනික් ඉමල්සිෆයිඩ් ඇස්ෆල්ට් වන අතර එය සාමාන්‍යයෙන් මධ්‍යම-සැකසුම් වර්ගයට අයත් වන අතර මන්දගාමී-සැකසුම් වර්ග කිහිපයක් ද ඇත. එය පොහොර මුද්‍රා තැබීම, විනිවිද යාම, මතුපිට ප්‍රතිකාර ආදිය සඳහා භාවිතා කළ හැකිය. ඇනොනික් ඉමල්සිෆයර් මිල වාසි තිබුණද, ඒවා ඇස්ෆල්ට් වල මුල් ගුණාංග කෙරෙහි විශාල බලපෑමක් ඇති කරන අතර ඉදිකිරීම් ක්‍රියාවලියේදී බොහෝ ගැටළු ඇති වේ. එබැවින්, ඒවා යොදන විට, පිරිවැය, ඉදිකිරීම් බලපෑම සහ ඉදිකිරීම් ගුණාත්මකභාවය පිළිබඳ පුළුල් බලපෑම් සලකා බැලීම අවශ්‍ය වේ.

Cඇටනික් ඉමල්සිෆයර්aසාපේක්ෂව ප්‍රමාද වී වර්ධනය වුවද, ප්‍රායෝගිකව පෙන්වා දී ඇත්තේ එය විවිධ ඛනිජ ද්‍රව්‍ය වලට වඩා හොඳ ඇලීමකින් යුක්ත වන බවත්, වේගවත් සෑදීමේ වේගය, ඉහළ මුල් ශක්තිය සහ අඩු මාත්‍රාව ඇති බවත්ය. එය ඇනොනික් ඉමල්සිෆයර්වල වාසි ඉස්මතු කරනවා පමණක් නොව, ඒවායේ අඩුපාඩු සඳහාද වන්දි ලබා දෙන අතර එමඟින් එහි සංවර්ධනයේ සිට බොහෝ අවධානය ආකර්ෂණය වේ. කැටායන ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර්වල විවිධ වර්ග සහ විවිධ වර්ගීකරණ ක්‍රම තිබේ. ඒවා සාමාන්‍යයෙන් ඒවායේ රසායනික ව්‍යුහයන් අනුව වර්ගීකරණය කර ඇති අතර, පොදු ඒවාට ප්‍රධාන වශයෙන් ඇල්කයිල් ඇමයින්, චතුර්ථක යකඩ ලවණ, ලිග්නින් ඇමයින්, ඉමිඩසොලීන් ආදිය ඇතුළත් වේ.

Zwitterionic ඉමල්සිෆයර් අණු වල ආම්ලික සහ මූලික කාණ්ඩ දෙකම අඩංගු වන අතර ඒවා පහසුවෙන් "අභ්‍යන්තර ලවණ" සාදයි. zwitterionic ඉමල්සිෆයර් වල ජලීය ද්‍රාවණවල ලක්ෂණයක් වන්නේ pH අගයෙහි වෙනස්කම් සමඟ ඒවායේ විද්‍යුත් ආරෝපණය වෙනස් වීමයි. ඒවාට දෘඩ ජලයේ ශක්තිමත් කැල්සියම් විසරණ හැකියාව සහ අනෙකුත් වර්ගවල ඉමල්සිෆයර් සමඟ හොඳ අනුකූලතාවයක් ඇත, නමුත් ඒවායේ මිල සාපේක්ෂව ඉහළ ය.

බොහෝ අයනික නොවන ඉමල්සිෆයර් ලබා ගන්නේ ක්‍රියාකාරී හයිඩ්‍රජන් අඩංගු සංයෝග (ෆීනෝල්, ඇල්කොහොල්, කාබොක්සිලික් අම්ල, ඇමයින් ආදිය) සමඟ එතිලීන් ඔක්සයිඩ් ප්‍රතික්‍රියා කිරීමෙනි. ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය ජලභීතික ඇල්කයිල් කාණ්ඩවලට පමණක් නොව පොලිඔක්සිඑතිලීන් දාමවල දිගට ද සම්බන්ධ වේ. ඒවාට ඉහළ මතුපිට ක්‍රියාකාරිත්වය, ස්ථායිතාව සහ හොඳ ඉමල්සිෆයිං හැකියාව ඇත, අනෙකුත් ඉමල්සිෆයර් සහ ඒවායේ ආකලන සමඟ හොඳ අනුකූලතාවයක් පෙන්නුම් කරයි, සහ ලෝහ අයන මත යම් චෙලේටින් බලපෑමක් ඇත. ඒවායේ ක්‍රියාකාරිත්වය ද්‍රාවණයේ pH අගයෙන් ස්වාධීන වන අතර, අදියර ප්‍රතිලෝම උෂ්ණත්වයේ (PIT) සාදන ලද ඉමල්ෂන් වඩාත්ම ස්ථායී වේ.

3.3.ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර්වල ක්‍රියාකාරීත්වයේ මූලධර්මය

ඉමල්සිෆයර් සාන්ද්‍රණය අතිශයින් අඩු වූ විට, ඉමල්සිෆයර් අණු ඉතා ස්වල්පයක් ඇත. වාතය සහ ජලය අතර අතුරුමුහුණතේදී, ඉමල්සිෆයර් අණු විශාල සංඛ්‍යාවක් රැස් කිරීමට නොහැකි ය. මතුපිටින්, එය වාතය සහ ජලය සමඟ සෘජු සම්බන්ධතාවකින් පාහේ පවතින අතර, මතුපිට ආතතිය පාහේ නොවෙනස්ව පවතී, තවමත් පිරිසිදු ජලයේ මතුපිට ආතතියට ආසන්නව පවතී.

ඉමල්සිෆයරයේ සාන්ද්‍රණය සුදුසු පරිදි වැඩි වූ විට, ඉමල්සිෆයර් අණු ඉක්මනින් ජල මතුපිටට එකතු වී වාතය සහ ජලය අතර සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය අඩු කරයි, එමඟින් පෘෂ්ඨික ආතතිය වේගයෙන් පහත වැටේ.

ඉමල්සිෆයරයේ සාන්ද්‍රණය තවදුරටත් වැඩි වී යම් අගයකට ළඟා වූ විට, ඉමල්සිෆයර් අණු විශාල සංඛ්‍යාවක් ජලීය ද්‍රාවණයේ මතුපිටට එකතු වී, ද්‍රාවණයේ මතුපිට ආවරණය වන ඒක අණුක පටලයක් සාදයි, එමඟින් ජලීය ද්‍රාවණය වාතයෙන් සම්පූර්ණයෙන්ම හුදකලා කර මතුපිට ආතතිය ස්ථාවර කරයි. ඉමල්සිෆයරයේ සාන්ද්‍රණය තවදුරටත් තරමක් වැඩි කළහොත්, ඉමල්සිෆයර් අණු තවදුරටත් ජල මතුපිටට රැස් කළ නොහැකි අතර, ඒ වෙනුවට ලිපොෆිලික් කණ්ඩායම් ඇතුළට යොමු වන අතර හයිඩ්‍රොෆිලික් කණ්ඩායම් පිටතට යොමු වන පරිදි මයිසෙල් හෝ මයිසෙල් සමුච්චය බවට ස්වයං-එකලස් වේ. මයිසෙල් හෝ මයිසෙල් සමුච්චය සෑදීමට පටන් ගන්නා අවම සාන්ද්‍රණය සාමාන්‍යයෙන් විවේචනාත්මක මයිසෙල් සාන්ද්‍රණය (CMC) ලෙස හැඳින්වේ.

තීරණාත්මක මයිසෙල් සාන්ද්‍රණයට ළඟා වූ පසු, ඉමල්සිෆයරයේ සාන්ද්‍රණය වැඩි වීම දිගටම සිදුවුවහොත්, පෘෂ්ඨික ආතතිය තවදුරටත් අඩු නොවේ. ඒක අණුක පටලයක් දැනටමත් මතුපිට නිර්මාණය වී ඇති බැවින්, ඉමල්සිෆයර් අණු ඒකාබද්ධ වී සමීපව ගමන් කිරීමට නැඹුරු වන අතර, මයිසෙල් බවට එකතු වීම දිගටම කරගෙන යන අතර එමඟින් ඉමල්ෂන් හි ඇති මයිසෙල් ගණන අඛණ්ඩව වැඩි වේ.

ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයි කිරීම ඉමල්සිෆයි කිරීමේ ක්‍රියාවෙහි වැදගත් අංගයකි. තෙල්-ජල ද්‍රාවණයකට ඉමල්සිෆයර් එකක් එකතු කිරීමෙන් පසු, ඉමල්සිෆයර් කාණ්ඩ දෙක දිශානුගත ආකාරයකින් සකස් වී, තෙල් සහ ජලයේ අතුරුමුහුණත් දෙක සම්බන්ධ කරමින්, එමඟින් ඒවා එකිනෙක විකර්ෂණය වීම වළක්වයි. කලවම් කර විසුරුවා හැරීමෙන් පසු, ඇස්ෆල්ට් සියුම් අංශු ආකාරයෙන් ජලයේ ස්ථායීව විසුරුවා හැරිය හැක.

නිගමනය

ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් උදාහරණයක් ලෙස ගනිමින්, මෙම ලිපිය සර්ෆැක්ටන්ට් වල ව්‍යුහාත්මක ලක්ෂණ, ක්‍රියාකාරී මූලධර්ම සහ යෙදුම් තත්ත්වය පිළිබඳ පුළුල් හැඳින්වීමක් සහ විශ්ලේෂණයක් සපයයි. සර්ෆැක්ටන්ට් වලට ජලයේ මතුපිට ආතතිය ඵලදායී ලෙස අඩු කළ හැකි අතර, විවිධ අතුරුමුහුණත් මත සර්ෆැක්ටන්ට් අණු දැඩි ලෙස අවශෝෂණය කර ගත හැකි අතර, බොහෝ විට යම් ප්‍රමාණයක දිශානුගත අවශෝෂණයක් ඇත. ඉමල්සිෆිකේෂන්, ඩිමල්සිෆිකේෂන්, පෙණ දැමීම, විසරණය, කැටි ගැසීම සහ තෙත් කිරීම වැනි බහු කාර්යයන් කිරීමට සර්ෆැක්ටන්ට් වලට හැකියාව ලබා දෙන්නේ මෙම දිශානුගත අවශෝෂණයයි. සර්ෆැක්ටන්ට් වල ඉමල්සිෆයි කිරීමේ බලපෑම උපයෝගී කරගනිමින් ඇස්ෆල්ට් ඉමල්සිෆයර් ක්‍රියා කරයි. ආර්ථික ක්‍රියාකාරිත්වයේ දෘෂ්ටිකෝණයෙන් හෝ පාරිසරික ආරක්ෂාවෙන් වේවා, 21 වන සියවසේ අධිවේගී මාර්ග ඉංජිනේරු විද්‍යාවේ සංවර්ධනයේ දී සීතල ඉදිකිරීම් වැදගත් ප්‍රවණතාවක් වනු ඇති අතර, ඉමල්සිෆයර් මෙම තාක්ෂණයේ හරයයි. ඉමල්සිෆයර් ක්‍රියාකාරිත්වය පිළිබඳ පර්යේෂණ සහ වැඩිදියුණු කිරීම නිසැකවම සීතල ඉදිකිරීම් කෙරෙහි ප්‍රබල බලපෑමක් ඇති කරනු ඇත.