消泡剂的功能和配方
一、消泡剂
消泡剂,又称为抗泡剂,在工业生产的过程中会产生许多有害泡沫,需要添加消泡剂。广泛应用于清除胶乳、纺织上浆、食品发酵、生物医药、涂料、石油化工、造纸、工业清洗、污水处理等行业生产过程中产生的有害泡沫。
一般来说,泡沫是气体在液体中的粗分散体,属于气-液非均相体系。体积密度接近气体而不接近液体的气-液分散体。气-液分散体分为液多气少的“气泡分散体”和气多液少的“泡沫”。
长时间的消泡又称抑泡,抑泡时间的长短正是消泡剂品质优劣的最主要标志。多数场合下我们使用消泡剂正是利用它的抑泡性能,而不是初始的消泡性。消泡和抑泡是相对的,消泡性能好的产品相对抑泡性能就会差点,在实际应用中,视具体情况而定。破泡剂·抑泡剂·脱泡剂总称为消泡剂。
二、成份
1、聚醚类消泡剂
种类挺多,主要有以下几种:
a.GP型消泡剂
以甘油为起始剂,由环氧丙烷,或环氧乙烷与环氧丙烷的混合物进行加成聚合而制成的
GP型的消泡剂亲水性差,在发泡介质中的溶解度小,所以宜使用在稀薄的发酵液中。它的抑泡能力比消泡能力优越,适宜在基础培养基中加入,以抑制整个发酵过程的泡沫产生。
b.GPE型消泡剂即泡敌
在GP型消泡剂的聚丙二醇链节末端再加成环氧乙烷,成为链端是亲水基的聚氧乙烯氧丙烯甘油,也叫。按照环氧乙烷加成量为10%,20%,……50%
GPE型消泡剂亲水性较好,在发泡介质中易铺展,消泡能力强,但溶解度也较大,消泡活性维持时间短,因此用在粘稠发酵液中效果较好。
c.GPES型消泡剂:有一种新的聚醚类消泡剂,在GPE型消泡剂链端用疏水基硬脂酸酯封头,便形成两端是疏水链,当中间隔有亲水链的嵌段共聚物。这种结构的分子易于平卧状聚集在气液界面,因而表面活性强,消泡效率高。
2、高碳醇
高碳醇是强疏水弱亲水的线型分子,在水体系里是有效的消泡剂。七十年代初前苏联学者在阴离子、阳离子、非离子型表面活性剂的水溶液中试验,提出醇的消泡作用,与其在起泡液中的溶解度及扩散程度有关。C7~C9的醇是最有效的消泡剂。
C12~C22的高碳醇借助适当的乳化剂配制成粒度为4~9μm,含量为20~50%的水乳液,即是水体系的消泡剂。
3、硅类
最常用的是聚二甲基硅氧烷,也称二甲基硅油。它表面能低,表面张力也较低,在水及一般油中的溶解度低且活性高。它的主链为硅氧键,为非极性分子。与极性溶剂水不亲和,与一般油的亲和性也很小。它挥发性低并具有化学惰性,比较稳定且毒性小。纯粹的聚二甲基硅氧烷,不经分散处理难以作为消泡剂。可能是由于它与水有高的界面张力,铺展系数低,不易分散在发泡介质上。因此将硅油混入SiO2气溶胶,所构成的复合物,即将疏水处理后的SiO2气溶胶混入二甲基硅油中,经一定温度、一定时间处理,就可制得。
消泡剂大致可分两类:一类能消除已产生的气泡,如乙醇等;另一类则能抑制气泡的形成如乳化硅油等。中国许可使用的消泡剂有乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯
4、聚醚改性硅
结合了聚醚跟有机硅消泡剂二者的优点,具有无毒无害,对菌种无害,添加量极少,是一种高性价比的产品。
聚醚改性有机硅,是在硅氧烷分子中因如聚醚链段制得的聚醚 - 硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物)。聚硅氧烷类消泡剂具有消泡迅速,抑泡时间长和安全无毒等特点,但它难溶于水,耐高温,耐强碱性差,聚醚类消泡剂水溶性好,耐高温,耐强碱性强,但其消泡速度和抑泡时间都不甚理想,通过缩合技术接枝在聚硅氧烷链上引入聚醚链,使之具有二类消泡剂的优点,成为一种性能优良,有广泛应用前景的消泡剂。
5、聚硅氧烷消泡剂
聚硅氧烷消泡剂通常由聚二甲硅氧烷和二氧化硅两个主要组成物质适当配合而成,
三、功能
1、耐碱消泡剂
在高温强碱条件下能迅速消泡,持久抑泡。稳定性好,用量少,效率高,不漂油;广泛应用于造纸蒸煮黑液处理、纺织印染行业中的强碱型精炼剂、强碱条件下清洗剂和其它高温强碱的水相体系消泡。
2、耐酸消泡剂
由脂肪酸酯和脂肪酰胺等物质组成,广泛应用于湿法磷酸、钛白粉生产、硼酸生产及其他强酸体系。
3、高粘性泡沫消泡剂该品是针对造纸制浆黑液、化学选矿、特种化学反应产生的泡沫,其粘度大、泡沫细密、消除难度大等特点研制而成的一种高效复合型消泡剂。
4、涂料消泡剂含有多种优质的消泡成分,因而适用面广,它特别适用于消除苯丙胶乳、乙丙胶乳、纯丙胶乳、醋酸乙烯胶乳等体系的泡沫。
5、造纸消泡剂可以有效控制纸浆、泡沫漫溢和提高抄纸质量。泛应用于造纸抄造系统消泡,亦可用于造纸污水处理、防冻液、蒸馏系统消泡。
6、水泥砂浆消泡剂可以有效控制水泥砂浆体系内泡沫产生,使混凝土构件更加致密光亮。
7、油田工业消泡剂
可以有效控制油田工业过程中内泡沫产生,提高石油生产效率。
8、清洗用消泡剂
可以有效控制清洗剂产生泡沫。
9、阳离子体系消泡剂
可以有效控制含有阳离子体系泡沫产生,广泛应用于造纸抄造用阳离子松香胶、阳离子型清洗剂,亦可用于造纸污水处理、防冻液、蒸馏系统消泡。
10、高效发酵消泡剂
克服了普通型有机硅消泡剂耐高温性差、抑泡时间短的缺点;对在发酵罐中上升积累的泡沫能象聚醚一样快速的消除,同时该品拥有聚醚无法比拟的时间抑泡的优点。
11、水处理消泡剂有机硅消泡剂对水性发泡体系具有很强消泡,抑泡功能,,添加量小且使用成本比较低,是水性体系较理想的消泡剂
12、高温消泡剂
耐高温和耐酸碱性强,高剪切下和大范围的PH值(2-14),高温度(300℃)条件下具有稳定性,可用于水性和油性体系消泡,温度越高使用效率越高,效果越好。可用于洗瓶添加剂、油田钻井等各类极端条件下高温强酸碱介质的消泡、抑泡。
13、洗瓶添加剂消泡剂
耐高温和耐强碱性强,能适应洗瓶添加剂的高温、强碱使用条件。
四、选择
选择消泡剂要符合以下几点:
1、在起泡液中不溶或难溶
为破灭泡沫,消泡剂应该在泡膜上浓缩、集中。对破泡剂的情况,应在瞬间浓缩、集中,对于抑泡的情况应经常保持在这种状态。所以消泡剂在起泡液中是过饱和状态,只有不溶或难溶才易于达到过饱和状态。不溶或难溶,才易于聚集在气液界面,才易于浓缩在泡膜上,才能在较低浓度下发挥作用。用于水体系的消泡剂,活性成分的分子,须为强疏水弱亲水,HLB值在1.5-3范围,作用才最好。
2、表面张力低于起泡液。
只有消泡剂分子间作用力小,表面张力低于起泡液,消泡剂微粒才能够在泡膜上浸入及扩展。值得注意的是,起泡液的表面张力并非溶液的表面张力,而是助泡溶液的表面张力。
3、与起泡液有一定程度的亲和性。
由于消泡过程实际上是泡沫崩溃速度与泡沫生成速度的竞争,所以消泡剂必须能在起泡液中快速分散,以便迅速在起泡液中较广泛的范围内发挥作用。要使消泡剂扩散较快,消泡剂活性成分须与起泡液具有一定程度的亲和性。消泡剂活性成分与起泡液过亲,会溶解;过疏又难于分散。只有亲疏适宜,效力才会好。
4、与起泡液不发生化学反应。
消泡剂与起泡液发生反应,一方面消泡剂会丧失作用,另一方面可能产生有害物质,影响微生物的生长。
5、挥发性小,作用时间长。
首先要确定需要使用消泡剂的体系,是水性体系或油性体系。如发酵行业,就要使用油性的消泡剂,如聚醚改性硅或聚醚类的。水性涂料行业就要用水性消泡剂,有机硅消泡剂。选择出消泡剂,比较添加量,在参考价格,可得出最适用最经济的消泡剂产品。
五、配方
一)消泡剂配方
1、乳液型消泡剂
【配方】质量份
C4-8醇胺 15.5 烃化油 45 C10-18脂肪酸 27.5 助消泡剂 7 分散剂 4.7 水适量
【制法】
(1)将烃化油、C4-8醇胺与消泡剂和分散剂混合。在70-150℃的温度条件下酯化30-150min;
(2)将酯化产物(1)与助消泡剂和分散剂混合,在20-80℃条件下加入水混合乳化1-4小时,即可得成品。
【用途】该品能消除泡沫,可用于不适用有机硅的场合,广泛适用于造纸、清洗、印染、发酵等不同行业,特别是橡塑工业的聚合、凝聚、脱气工序中的消泡、抑泡。
【特性】该品,制法简单,反应条件温和,易于操作;消泡速度快,抑泡能力强,对应用于橡塑体系的多种发泡剂如拉开粉、十二烷基苯磺酸钠、松香皂、萘磺酸甲醛缩合物等均有良好的消抑泡效果;对橡塑聚合体系无不良影响,不影响最终橡胶、树脂产品的性能;反应过程无副产物和三废产生,不污染环境。
2、有机硅消泡剂
【配方】质量份
甲基硅氢烷油 10 三聚磷酸钠 10 食盐 70 甘露醇 5 二氧化硅 2
【制法】
(1)在室温下将甲基硅氧烷油与二氧化硅混匀;
(2)将粉碎的三聚磷酸钠、甘露醇、食盐等混合,与混合物(1)充分搅匀,即可得白色粉末状成品。
【用途】该品用于消除泡沫,广泛适用于抗生素、味精生产中的发酵,豆制品制作,糖蜜蒸煮,印染,制浆造纸,石油化工,油漆涂料和洗涤剂等生产过程中。
【特性】该品应用范围广,消泡效果好;成品为固体粉末,稳定性良好,便于运输、保存;无毒、无副作用,使用安全方便。
3、复合型消泡剂
【配方】质量份
单硬脂酸甘油酯 60 米糠油 4 聚醚类化合物 6 轻质碳酸钙 30
【制法】
(1)将单硬脂酸甘油酯投入特制的反应釜内升温便之熔融;
(2)待熔融后,边搅拌边升温,在100-150℃条件下投入米糠油及聚醚类化合物进行复合;
(3)在高速搅拌的情况下,投入轻质碳酸钙,分散均匀后,仃止搅拌,保持釜内一定温度,出料、制片;
(4)将片状物放入颗粒机,按规定目数进行造粒即可得成品。
【用途】该品可用于豆制品、乳制品及饮料行业的加工过程中。
【特性】该品性能稳定可靠,综合消泡效果好,白度纯正,不会吸潮结块;持水性好,消泡剂的耗量为干黄豆的0.3%时,可提高豆制品的产量7%以上;清洁卫生,使用方便,用后能改善豆制品的质量。
4、高效消泡剂
【配方】质量份
聚氧丙基聚氧乙基甘油醚 57.1C10-18脂肪酸 12.5 助消泡剂 29.4 分散剂 0.7
【制法】
(1)将聚氧丙基甘油醚或聚氧丙基聚氧乙基甘油醚与C10-18脂肪酸放入反应釜内,在常压下进行搅拌,温度控制在90-150℃,时间控制在20-90min,完成酯化反应;
(2)将酯化反应产物(1)降温至50℃左右,分别加入助消泡剂、分散剂,在40-50℃条件下搅拌30-60min,即可得到pH值5-7、密度0.8-1的无色至黄色液体产品。
【用途】该品是应用于水介质的高效消泡剂。
【特性】该品性能优良,消泡速度快、抑泡能力强,且乃是少;制法简单,产品收率高,没有副产物和三废产生,有利于环境保护。
5、强力消泡剂
【配方】质量份
硬脂酸 0.5 聚氧丙基聚氧乙基甘油醚 99 二甲基硅油 0.5
【制法】将硬脂酸、聚氧丙基聚氧乙基甘油醚和/或聚氧丙基甘油醚置于容器中,在搅拌条件下加热便之液相温度超过70℃以便将硬脂酸熔化,当硬脂酸全部熔化后再加入二甲基硅油,搅拌20-30min,即可得到半透明液体成品。
【用途】该品是用于油水介质的泡沫抑制物,广泛适用于食品、医药、及其他工业。
【特性】该品性能优良,表面活性大,表面张力小,对水的接触角大,消泡能力强,抑泡时间长;化学稳定性高,耐温、抗氧化,不易挥发,不易与起泡介质发生化学反应;无毒副作用,对人体健康无害;使用安全方便且用量少。
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