Mechanizmus účinku deemulgátorov ropy je zakorenený v princípe fázového prenosu a reverznej deformácie. Po pridaní deemulgátora dochádza k fázovému prechodu: vznikajú povrchovo aktívne látky schopné vytvoriť emulziu opačného typu, ako je emulgátor vytvorený emulgátorom (známe ako deemulgátory s reverznou fázou). Takéto deemulgátory reagujú s hydrofóbnymi emulgátormi za vzniku komplexov, čím zbavujú emulgátor jeho emulgačnej schopnosti.
Ďalším mechanizmom je pretrhnutie medzifázového filmu vyvolané kolíziou. Za podmienok zahrievania alebo miešania má deemulgátor dostatok príležitostí na kolíziu s medzifázovým filmom emulzie, pričom sa buď adsorbuje naň, alebo vytesňuje a nahrádza časti povrchovo aktívnych látok, čím sa film pretrhne. To drasticky znižuje stabilitu, čo vedie k flokulácii a koalescencii, ktoré vedú k deemulgácii.
Ropné emulzie často vznikajú pri výrobe a rafinácii ropných produktov. Väčšina svetových primárnych ropných produktov sa získava v emulgovanom stave. Emulzia pozostáva z najmenej dvoch nemiešateľných kvapalín, z ktorých jedna je jemne rozptýlená – kvapôčky s priemerom približne 1 μm – v druhej.
Jednou z týchto kvapalín je typicky voda, druhou zvyčajne olej. Olej môže byť vo vode tak jemne dispergovaný, že emulzia sa stane typom olej vo vode (O/W), kde voda je spojitou fázou a olej dispergovanou fázou. Naopak, ak olej tvorí spojitú fázu a voda dispergovanú fázu, emulzia je typu voda v oleji (W/O) – väčšina emulzií ropy patrí do tejto druhej kategórie.
Molekuly vody sa navzájom priťahujú, rovnako ako molekuly oleja; napriek tomu medzi jednotlivými molekulami vody a oleja existuje na ich rozhraní odpudivá sila. Povrchové napätie minimalizuje medzifázovú plochu, takže kvapôčky v emulzii voda/olej majú tendenciu ku sférickosti. Okrem toho jednotlivé kvapôčky uprednostňujú agregáciu, ktorej celková povrchová plocha je menšia ako súčet plôch jednotlivých kvapôčok. Emulzia čistej vody a čistého oleja je teda inherentne nestabilná: dispergovaná fáza inklinuje ku koalescencii a vytvára dve oddelené vrstvy, keď je proti medzifázovému odpudzovaniu pôsobené – napríklad akumuláciou špeciálnych chemikálií na rozhraní, čo znižuje povrchové napätie. Technologicky mnoho aplikácií využíva tento efekt pridaním známych emulgátorov na výrobu stabilných emulzií. Akákoľvek látka stabilizujúca emulziu týmto spôsobom musí mať chemickú štruktúru umožňujúcu súčasnú interakciu s molekulami vody aj oleja – to znamená, že by mala obsahovať hydrofilnú a hydrofóbnu skupinu.
Emulzie ropy vďačia za svoju stabilitu prírodným látkam v rope, ktoré často obsahujú polárne skupiny, ako sú karboxylové alebo fenolové skupiny. Tieto môžu existovať ako roztoky alebo koloidné disperzie, ktoré majú mimoriadny vplyv, keď sú pripojené k rozhraniam. V takýchto prípadoch sa väčšina častíc disperguje v olejovej fáze a hromadí sa na rozhraní olej-voda, pričom sa ich polárne skupiny orientujú smerom k vode. Vzniká tak fyzikálne stabilná medzifázová vrstva, podobná pevnému obalu pripomínajúcemu vrstvu častíc alebo parafínovú kryštalickú mriežku. Voľným okom sa to prejavuje ako povlak obaľujúci medzifázovú vrstvu. Tento mechanizmus vysvetľuje starnutie emulzií ropy a ťažkosti s ich rozbitím.
V posledných rokoch sa výskum mechanizmov deemulgácie emulzií ropy zameral najmä na jemnorozmerné skúmanie procesov koalescencie kvapiek a vplyvu deemulgátorov na reologické vlastnosti na rozhraní. Keďže však pôsobenie deemulgátorov na emulzie je veľmi zložité a napriek rozsiahlym štúdiám v tejto oblasti, nevznikla žiadna jednotná teória mechanizmu deemulgácie.
V súčasnosti je rozpoznaných niekoľko mechanizmov:
③ Mechanizmus solubilizácie – Jedna molekula alebo niekoľko molekúl deemulgátora môže tvoriť micely; tieto makromolekulárne cievky alebo micely solubilizujú molekuly emulgátora, čím urýchľujú rozklad emulgovanej ropy.
④ Mechanizmus skladanej deformácie – Mikroskopické pozorovania ukazujú, že emulzie voda/olej majú dvojité alebo viacnásobné vodné obaly, medzi ktorými sú vložené olejové obaly. V dôsledku kombinovaného pôsobenia zahrievania, miešania a deemulgátora sa vnútorné vrstvy kvapiek prepoja, čo vedie ku koalescencii kvapiek a deemulgácii.
Okrem toho domáci výskum mechanizmov deemulgácie pre systémy emulgované ropou typu O/W naznačuje, že ideálny deemulgátor musí spĺňať nasledujúce kritériá: silná povrchová aktivita; dobrý zmáčací výkon; dostatočná flokulačná schopnosť; a účinná koalescenčná schopnosť.
Deemulgátory sa dodávajú v širokej škále; klasifikované podľa typov povrchovo aktívnych látok zahŕňajú katiónové, aniónové, neiónové a zwitteriónové varianty.
Aniónové deemulgátory: karboxyláty, sulfonáty, polyoxyetylénsulfátové estery mastných kyselín atď. – medzi nevýhody patrí vysoké dávkovanie, nízka účinnosť a náchylnosť na zníženie výkonu v prítomnosti elektrolytov.
Katiónové deemulgátory: najmä kvartérne amóniové soli – účinné pre ľahké oleje, ale nevhodné pre ťažké alebo staré oleje.
Neiónové deemulgátory: blokové kopolyméry iniciované amínmi; blokové kopolyméry iniciované alkoholmi; blokové kopolyméry alkylfenol-formaldehydovej živice; blokové kopolyméry fenol-amín-formaldehydovej živice; deemulgátory na báze silikónu; deemulgátory s ultravysokou molekulovou hmotnosťou; polyfosfáty; modifikované blokové kopolyméry; a zwitteriónové deemulgátory reprezentované deemulgátormi na báze imidazolínu z ropy.
Čas uverejnenia: 4. decembra 2025