Mehanizem delovanja deemulgatorjev surove nafte temelji na načelu faznega prenosa in obratne deformacije. Po dodatku deemulgatorja pride do faznega prehoda: nastanejo površinsko aktivne snovi, ki lahko ustvarijo emulzijo, nasprotno od tiste, ki jo tvori emulgator (znani kot deemulgatorji z obratno fazo). Takšni deemulgatorji reagirajo s hidrofobnimi emulgatorji in tvorijo komplekse, s čimer emulgatorju odvzamejo njegovo emulgirajočo sposobnost.
Drug mehanizem je trčenjem povzročena ruptura medfaznega filma. V pogojih segrevanja ali mešanja ima deemulgator veliko možnosti, da trči v medfazni film emulzije, pri čemer se bodisi adsorbira nanj bodisi izpodrine in nadomesti dele površinsko aktivnih snovi, s čimer se film pretrga. To drastično zmanjša stabilnost, kar povzroči flokulacijo in koalescenco, ki vodita do deemulgacije.
Emulzije surove nafte pogosto nastanejo pri proizvodnji in rafiniranju naftnih derivatov. Večina primarnih surovih naft na svetu se pridobiva v emulgiranem stanju. Emulzija je sestavljena iz vsaj dveh nemešljivih tekočin, od katerih je ena fino dispergirana – kapljice s premerom približno 1 μm – v drugi.
Ena od teh tekočin je običajno voda, druga pa običajno olje. Olje je lahko tako fino dispergirano v vodi, da emulzija postane tipa olje v vodi (O/W), kjer je voda zvezna faza, olje pa dispergirana faza. Nasprotno, če olje tvori zvezno fazo, voda pa dispergirano fazo, je emulzija tipa voda v olju (W/O) – večina emulzij surove nafte spada v to slednjo kategorijo.
Molekule vode se privlačijo, tako kot molekule olja; vendar med posameznimi molekulami vode in olja na njunem vmesniku deluje odbojna sila. Površinska napetost zmanjšuje medfazno površino, zato kapljice v emulziji voda/olje težijo k sferičnosti. Poleg tega posamezne kapljice spodbujajo agregacijo, katere skupna površina je manjša od vsote površin ločenih kapljic. Tako je emulzija čiste vode in čistega olja sama po sebi nestabilna: dispergirana faza gravitira k koalescenci in tvori dve ločeni plasti, ko se medfazno odbijanje prepreči – na primer z kopičenjem posebnih kemikalij na vmesniku, kar zniža površinsko napetost. Tehnološko številne aplikacije izkoriščajo ta učinek z dodajanjem znanih emulgatorjev za proizvodnjo stabilnih emulzij. Vsaka snov, ki na ta način stabilizira emulzijo, mora imeti kemijsko strukturo, ki omogoča sočasno interakcijo z molekulami vode in olja – torej mora vsebovati hidrofilno in hidrofobno skupino.
Emulzije surove nafte svojo stabilnost dolgujejo naravnim snovem v nafti, ki pogosto vsebujejo polarne skupine, kot so karboksilne ali fenolne skupine. Te lahko obstajajo kot raztopine ali koloidne disperzije, ki imajo poseben vpliv, ko so pritrjene na vmesnike. V takih primerih se večina delcev dispergira v naftni fazi in se kopiči na vmesniku med nafto in vodo, pri čemer se poravnajo druga ob drugi s svojimi polarnimi skupinami, usmerjenimi proti vodi. Tako se oblikuje fizikalno stabilna medfazna plast, podobna trdni ovojnici, ki spominja na plast delcev ali kristalno mrežo parafina. S prostim očesom se to kaže kot prevleka, ki ovija medfazno plast. Ta mehanizem pojasnjuje staranje emulzij surove nafte in težave pri njihovem razpadanju.
V zadnjih letih so se raziskave mehanizmov deemulgacije emulzij surove nafte osredotočile predvsem na drobnomerne raziskave procesov koalescence kapljic in vpliva deemulgatorjev na reološke lastnosti na površini. Ker pa je delovanje deemulgatorjev na emulzije zelo kompleksno in kljub obsežnim študijam na tem področju, se ni pojavila enotna teorija mehanizma deemulgacije.
Trenutno je prepoznanih več mehanizmov:
③ Mehanizem solubilizacije – Ena sama molekula ali nekaj molekul deemulgatorja lahko tvori micele; te makromolekularne zvitke ali micele solubilizirajo molekule emulgatorja, kar pospeši razgradnjo emulgirane surove nafte.
④ Mehanizem gubane deformacije – Mikroskopska opazovanja kažejo, da imajo emulzije voda/olje dvojne ali več vodnih lupin, med katerimi so stisnjene oljne lupine. Pod skupnim učinkom segrevanja, mešanja in delovanja deemulgatorja se notranje plasti kapljic medsebojno povežejo, kar vodi do koalescence kapljic in deemulgacije.
Poleg tega domače raziskave o mehanizmih deemulgacije za sisteme emulgirane surove nafte O/W kažejo, da mora idealen deemulgator izpolnjevati naslednja merila: močno površinsko aktivnost; dobro omočenje; zadostno flokulacijsko moč; in učinkovito koalescenčno sposobnost.
Deemulgatorji so zelo raznoliki; glede na vrsto površinsko aktivnih snovi so razvrščeni na kationske, anionske, neionske in zwitterionske različice.
Anionski deemulgatorji: karboksilati, sulfonati, polioksietilen sulfatni estri maščobnih kislin itd. – slabosti vključujejo visok odmerek, slabo učinkovitost in dovzetnost za zmanjšano delovanje v prisotnosti elektrolitov.
Kationski deemulgatorji: predvsem kvaternarne amonijeve soli – učinkoviti za lahka olja, vendar neprimerni za težka ali starana olja.
Neionski deemulgatorji: blok kopolimeri, inicirani z amini; blok kopolimeri, inicirani z alkoholi; blok kopolimeri alkilfenol-formaldehidne smole; blok kopolimeri fenol-amin-formaldehidne smole; deemulgatorji na osnovi silikona; deemulgatorji z ultra visoko molekulsko maso; polifosfati; modificirani blok kopolimeri; in zwitterionski deemulgatorji, ki jih predstavljajo deemulgatorji surove nafte na osnovi imidazolina.
Čas objave: 4. dec. 2025