Desespumante - Defoamer
Um antiespumante ou agente antiespumante é um aditivo químico que reduz e impede a formação de espuma em líquidos de processos industriais . Os termos agente anti-espuma e anti-espumante são freqüentemente usados alternadamente. Estritamente falando, os antiespumantes eliminam a espuma existente e os antiespumantes evitam a formação de mais espuma. Os agentes comumente usados são óleos insolúveis, polidimetilsiloxanos e outros silicones, certos álcoois, estearatos e glicóis . O aditivo é usado para evitar a formação de espuma ou é adicionado para quebrar uma espuma já formada.
Em processos industriais, as espumas apresentam sérios problemas. Eles causam defeitos nos revestimentos superficiais e impedem o enchimento eficiente dos recipientes. Uma variedade de fórmulas químicas está disponível para prevenir a formação de espumas.
Propriedades
Geralmente, um antiespumante é insolúvel no meio de formação de espuma e tem propriedades ativas de superfície. Uma característica essencial de um produto antiespumante é a baixa viscosidade e a facilidade de se espalhar rapidamente em superfícies espumosas. Possui afinidade com a superfície ar-líquido onde desestabiliza as lamelas de espuma . Isso causa a ruptura das bolhas de ar e a quebra da espuma da superfície. As bolhas de ar presas são aglomeradas e as bolhas maiores sobem à superfície do líquido a granel mais rapidamente.
História
Os primeiros antiespumantes visavam quebrar a espuma visível na superfície. Querosene , óleo combustível e outros produtos de óleo leve foram usados para quebrar a espuma. Os óleos vegetais também encontraram alguma utilidade. Álcoois gordurosos (C7 - C22) foram eficazes, mas antiespumantes caros. Eles foram adicionados a derivados de petróleo para aumentar a eficiência. Leite e creme foram precursores dos antiespumantes modernos do tipo emulsão.
Durante a década de 1950, experimentos com antiespumantes à base de silicone começaram. Estes eram baseados em polidimetilsiloxano (óleo de silicone) disperso em água ou óleo leve. Os óleos de silicone funcionaram bem, mas causaram distúrbios de superfície em muitas aplicações, como tintas e fabricação de papel . Em 1963 os primeiros agentes anti-espuma com hidrófobos partículas ( sílica hidrofóbica ) em petróleo leve foram patenteados. No início da década de 1970, desenvolveram-se ceras hidrofóbicas, como etileno bis estearamida dispersa em óleos. Esses tipos de antiespumantes eram muito eficientes, mas a crise do petróleo de 1973 os tornou muito caros e resultou em um impulso para a redução do teor de óleo. A solução foi adicionar água . Assim, surgiram os antiespumantes à base de água (emulsão de água em óleo) e à base de água (emulsão de óleo em água).
O desenvolvimento de antiespumantes à base de silicone continuou, usando diferentes emulsificantes e óleos de silicone modificados. No início da década de 1990, os antiespumantes em emulsão de silicone que causavam menos distúrbios de superfície foram usados na indústria de polpa de madeira com grande sucesso. Isso causou uma melhor lavagem, redução da demanda biológica de oxigênio (DBO) no efluente e redução dos depósitos.
Classificação
Antiespumantes à base de óleo
Antiespumantes à base de óleo têm um carreador de óleo. O óleo pode ser óleo mineral , óleo vegetal , óleo branco , ou qualquer outro óleo que é insolúvel no meio de formação de espuma, com excepção de óleo de silicone . Um antiespumante à base de óleo também contém uma cera e / ou sílica hidrofóbica para aumentar o desempenho. As ceras típicas são etileno bis estearamida (EBS), ceras de parafina , ceras de éster e ceras de álcool graxo . Esses produtos também podem ter surfactantes para melhorar a emulsificação e propagação no meio de formação de espuma.
Estes são antiespumantes pesados e normalmente são os melhores para derrubar a espuma da superfície.
Antiespumantes em pó
Os antiespumantes em pó são, em princípio, antiespumantes à base de óleo em um veículo particulado como a sílica . Estes são adicionados a produtos em pó como cimento , gesso e detergentes .
Antiespumantes à base de água
Antiespumantes à base de água são diferentes tipos de óleos e ceras dispersos em uma base de água. Os óleos são frequentemente óleos minerais ou vegetais e as ceras são álcool graxo de cadeia longa , sabões de ácido graxo ou ésteres . Normalmente são melhores como desarejadores , o que significa que são os melhores para liberar o ar contido.
Antiespumantes à base de silicone
Antiespumantes à base de silicone são polímeros com backbones de silicone. Eles podem ser fornecidos como uma emulsão à base de óleo ou água. O composto de silicone consiste em uma sílica hidrofóbica dispersa em um óleo de silicone . Emulsionantes são adicionados para garantir que o silicone se espalhe rápido e bem no meio de formação de espuma. O composto de silicone também pode conter glicóis de silicone e outros fluidos de silicone modificados .
Eles também são antiespumantes pesados e são bons para derrubar a espuma da superfície e liberar o ar contido.
Antiespumantes à base de silicone também são adequados em sistemas de formação de espuma não aquosos, como petróleo bruto e refino de petróleo . Para aplicações muito exigentes, fluossilicones podem ser adequados.
Os antiespumantes à base de EO / PO contêm copolímeros de polietilenoglicol e polipropilenoglicol. Eles são fornecidos como óleos, soluções de água ou emulsões à base de água. Os copolímeros EO / PO normalmente têm boas propriedades de dispersão e costumam ser bem adequados quando os problemas de depósito são um problema.
Poliacrilatos de alquila
Os alquil poliacrilatos são adequados para uso como antiespumantes em sistemas não aquosos onde a liberação de ar é mais importante do que a quebra da espuma superficial. Esses antiespumantes geralmente são fornecidos em um transportador de solvente , como destilados de petróleo .
Problemas industriais
A forma mais perceptível de espuma é a espuma flutuando na superfície do estoque. É fácil de monitorar e relativamente fácil de manusear e é mais um problema cosmético. A espuma de superfície pode causar problemas com os níveis de líquido e transbordar, levando a poças de óleos ao redor do equipamento, o que é uma preocupação de segurança. Além disso, isso pode reduzir a velocidade do processo e a disponibilidade do equipamento de processo. O principal problema mecânico tende a ser quando a espuma entra no sistema porque o ar é um lubrificante pobre, o que significa que pode ocorrer o contato de metal com metal.
Fatores de problemas mecânicos
Fatores mecânicos que podem gerar espuma e ar aprisionado:
- Vedações com vazamento nas bombas
- Bombas de alta pressão
- Projeto deficiente do sistema (tanque, entrada da bomba, saída e projeto do coletor )
- Liberação de pressão
As principais classes de ar que preocupam os sistemas mecânicos são:
- O ar dissolvido se comporta como parte da fase de fluido, exceto que pode sair da solução como pequenas bolhas (ar aprisionado)
- O ar retido consiste em bolhas que são pequenas o suficiente para se acumularem no topo de um fluido
- Bolhas que têm flutuabilidade suficiente para subir à superfície e são descritas como espuma
Espuma no processo e líquidos refrigerantes
A espuma, o ar arrastado e dissolvido que está presente em refrigerantes e líquidos de processamento pode causar vários tipos de problemas, incluindo:
- Redução da eficiência da bomba ( cavitação )
- Capacidade reduzida de bombas e tanques de armazenamento
- Crescimento bacteriano
- Flotação de sujeira / formação de depósito
- Eficácia reduzida da (s) solução (ões) fluida (s)
- Tempo de inatividade eventual para limpar tanques
- Problemas de drenagem em peneiras e filtros
- Problemas de formação (ou seja, em uma fábrica de papel pode fazer com que as fibras formem uma folha não homogênea )
- Custo de reposição do líquido
- Custo de rejeição de todo o material devido a imperfeições
Métodos de teste
Existem várias maneiras de testar os antiespumantes.
O mais fácil é olhar para a superfície da espuma. Tudo o que é necessário é um sistema para gerar espuma. Isso pode ser feito com um sistema de bombeamento redondo com um bico e um cilindro ou um sistema de injeção de ar em um cilindro. O cilindro está equipado com uma escala para medir a altura da espuma. Este equipamento pode ter um aquecedor para controlar a temperatura.
O ar retido pode ser testado com equipamento semelhante que tenha um medidor de densidade que pode registrar as mudanças da densidade do líquido ao longo do tempo.
A drenagem pode ser testada com um sistema de filtro para medir o tempo para drenar um líquido através do filtro. O filtro pode ser pressurizado ou ter vácuo .
Formulários
Detergentes
Antiespumantes são adicionados em certos tipos de detergentes para reduzir a formação de espuma que pode diminuir a ação do detergente. Por exemplo, os detergentes para lava-louças precisam ter pouca espuma para que a máquina de lavar louça funcione corretamente.
Comida
Quando usados como ingrediente em alimentos , os agentes antiespumantes têm o objetivo de conter a efusão ou efervescência na preparação ou serviço. Os agentes estão incluídos em uma variedade de alimentos e em materiais para preparação de alimentos; O McDonald's inclui polidimetilsiloxano (um tipo de silicone ) em seu óleo para mitigar respingos perigosos de óleo causados pela formação de espuma em fritadeiras, por isso foi listado como um ingrediente em seus nuggets de frango , batatas fritas e outros itens fritos do cardápio.
Uso industrial
Os antiespumantes são usados em muitos processos e produtos industriais: polpa de madeira , papel , tinta , tratamento de águas residuais industriais , processamento de alimentos , perfuração de petróleo , indústria de máquinas-ferramenta , ferramentas de corte de óleos , sistemas hidráulicos , etc.
Farmacêutica
Os agentes anti-espuma também são vendidos comercialmente para aliviar o inchaço . Um exemplo conhecido é o medicamento Simeticone , que é o ingrediente ativo de medicamentos como Maalox , Mylanta e Gas-X .