สารแยกอิมัลชันน้ำมันทำงานอย่างไร?

กลไกของน้ำมันดิบสารแยกอิมัลชันน้ำมันกลไกนี้อิงตามทฤษฎีการผกผันเฟสและการเปลี่ยนรูปย้อนกลับ หลังจากเติมสารแยกอิมัลชันแล้ว จะเกิดการผกผันเฟส ทำให้เกิดสารลดแรงตึงผิวที่สร้างอิมัลชันประเภทตรงข้ามกับที่เกิดจากสารทำให้เกิดอิมัลชัน (สารแยกอิมัลชันแบบย้อนกลับ) สารแยกอิมัลชันเหล่านี้จะทำปฏิกิริยากับสารทำให้เกิดอิมัลชันแบบไม่ชอบน้ำเพื่อสร้างสารประกอบเชิงซ้อน ซึ่งจะทำให้คุณสมบัติการทำให้เกิดอิมัลชันเป็นกลาง กลไกอีกอย่างหนึ่งคือการแตกของฟิล์มที่ส่วนต่อประสานผ่านการชนกัน ภายใต้ความร้อนหรือการกวน สารแยกอิมัลชันมักจะชนกับฟิล์มที่ส่วนต่อประสานของอิมัลชัน—ไม่ว่าจะดูดซับลงบนฟิล์มหรือแทนที่โมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวบางส่วน—ซึ่งทำให้ฟิล์มไม่เสถียร นำไปสู่การจับตัวเป็นก้อน การรวมตัว และการแยกอิมัลชันในที่สุด

 

อิมัลชันของน้ำมันดิบมักเกิดขึ้นระหว่างการผลิตและการกลั่นน้ำมันดิบ น้ำมันดิบส่วนใหญ่ของโลกผลิตออกมาในรูปของอิมัลชัน อิมัลชันประกอบด้วยของเหลวอย่างน้อยสองชนิดที่ไม่สามารถผสมกันได้ โดยชนิดหนึ่งกระจายตัวเป็นหย droplets ขนาดเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 มม.) แขวนลอยอยู่ในอีกชนิดหนึ่ง

 

โดยทั่วไป ของเหลวชนิดหนึ่งคือน้ำ และอีกชนิดหนึ่งคือน้ำมัน น้ำมันสามารถกระจายตัวอย่างละเอียดในน้ำ ทำให้เกิดอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำ (O/W) ซึ่งน้ำเป็นเฟสต่อเนื่องและน้ำมันเป็นเฟสที่กระจายตัว ในทางกลับกัน หากน้ำมันเป็นเฟสต่อเนื่องและน้ำกระจายตัวอยู่ จะเกิดเป็นอิมัลชันแบบน้ำในน้ำมัน (W/O) อิมัลชันน้ำมันดิบส่วนใหญ่เป็นประเภทหลังนี้

 

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยเกี่ยวกับกลไกการแยกอิมัลชันของน้ำมันดิบได้มุ่งเน้นไปที่การสังเกตอย่างละเอียดเกี่ยวกับการรวมตัวของหยดน้ำมันและผลกระทบของสารแยกอิมัลชันต่อคุณสมบัติทางรีโอโลยีของพื้นผิวสัมผัส อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนของปฏิกิริยาระหว่างสารแยกอิมัลชันกับอิมัลชัน แม้ว่าจะมีการวิจัยอย่างกว้างขวางแล้วก็ตาม ก็ยังไม่มีทฤษฎีที่เป็นเอกภาพเกี่ยวกับกลไกการแยกอิมัลชัน

 

กลไกที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางหลายประการ ได้แก่:

1. การแทนที่โมเลกุล: โมเลกุลของสารแยกอิมัลชันจะเข้าไปแทนที่โมเลกุลของสารทำให้เกิดอิมัลชันที่บริเวณรอยต่อ ทำให้เกิดความไม่เสถียรของอิมัลชัน

2. การเกิดริ้วรอย: การศึกษาด้วยกล้องจุลทรรศน์แสดงให้เห็นว่าอิมัลชันแบบน้ำในน้ำมัน (W/O) มีชั้นน้ำสองชั้นหรือหลายชั้นคั่นด้วยวงแหวนน้ำมัน เมื่อได้รับความร้อน การกวน และการทำงานของสารแยกอิมัลชัน ชั้นเหล่านี้จะเชื่อมต่อกัน ทำให้เกิดการรวมตัวของหยดน้ำมัน

นอกจากนี้ งานวิจัยภายในประเทศเกี่ยวกับระบบอิมัลชันแบบน้ำมันในน้ำ (O/W emulsion) ชี้ให้เห็นว่า สารแยกอิมัลชันที่เหมาะสมจะต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: มีฤทธิ์ทางพื้นผิวสูง มีความสามารถในการเปียกที่ดี มีความสามารถในการจับตัวเป็นก้อนที่เพียงพอ และมีประสิทธิภาพในการรวมตัวเป็นอนุภาคอย่างมีประสิทธิผล

 

สารแยกอิมัลชันสามารถจำแนกได้ตามประเภทของสารลดแรงตึงผิว:

•สารแยกอิมัลชันประจุลบ: ได้แก่ คาร์บอกซิเลต ซัลโฟเนต และโพลีออกซีเอทิลีนแฟตตีซัลเฟต สารเหล่านี้มีประสิทธิภาพน้อยกว่า ต้องใช้ในปริมาณมาก และไวต่ออิเล็กโทรไลต์

•สารแยกอิมัลชันประจุบวก: ส่วนใหญ่เป็นเกลือแอมโมเนียมควอเทอร์นารี มีประสิทธิภาพสำหรับน้ำมันเบา แต่ไม่เหมาะสำหรับน้ำมันหนักหรือน้ำมันที่เก็บไว้นาน

-สารแยกอิมัลชันแบบไม่มีประจุ: ได้แก่ บล็อกโพลีอีเทอร์ที่เริ่มต้นด้วยเอมีนหรือแอลกอฮอล์ บล็อกโพลีอีเทอร์เรซินอัลคิลฟีนอล บล็อกโพลีอีเทอร์เรซินฟีนอล-เอมีน สารแยกอิมัลชันที่ใช้ซิลิโคน สารแยกอิมัลชันที่มีน้ำหนักโมเลกุลสูงมาก โพลีฟอสเฟต บล็อกโพลีอีเทอร์ดัดแปลง และสารแยกอิมัลชันแบบซวิตเตอร์ไอออนิก (เช่น สารแยกอิมัลชันน้ำมันดิบที่ใช้ไอมีดาโซลีนเป็นพื้นฐาน)