Руководство по выбору поверхностно-активного вещества: 4 ключевых параметра промышленной очистки

Абстрактный

Глобальный промышленный рост увеличил спрос на современные средства промышленной очистки. Успех этих процессов во многом зависит от выбора чистящих средств. В связи с повышением экологических стандартов выбор правильного сырья становится приоритетом. В этой статье объясняется, как выбрать поверхностно-активные вещества на водной основе путем сравнения ключевых молекулярных параметров для получения высокоэффективных и экологически чистых результатов.

Четыре критических параметра для выбора поверхностно-активного вещества

Чтобы выбрать правильное поверхностно-активное вещество, мы должны проанализировать четыре молекулярные характеристики: поверхностное натяжение, значение ГЛБ, ККМ и точку помутнения (точку Краффта).

1. Поверхностное натяжение

Поверхностно-активные вещества снижают поверхностное натяжение чистящего средства. Обычные поверхностно-активные вещества могут снизить это значение примерно до 30 мН/м. Более низкое поверхностное натяжение уменьшает силу сжатия жидкости. Это позволяет очистителю легко распределяться по основанию, обеспечивая лучшее смачивание почвы.

2. Значение ГЛБ (гидрофильно-липофильный баланс)

Значение ГЛБ измеряет баланс между гидрофильной и липофильной частями молекулы.

• HLB 1–6: Липофильные (маслолюбивые). Используется в качестве пеногасителей или эмульгаторов типа «W/O».

• HLB 7–9: Сбалансированный. Используется в качестве смачивающих и проникающих агентов.

• ГЛБ > 10: Гидрофильный (любящий воду). Обычно используется в качестве эмульгатора при очистке.

3. КМЦ (критическая концентрация мицеллообразования)

Критическая концентрация мицелл – это самая низкая концентрация, при которой молекулы поверхностно-активного вещества связываются с образованием мицелл.

• Ниже ККМ: Молекулы существуют свободно, и поверхностное натяжение падает с увеличением концентрации.

• В CMC: Поверхностное натяжение достигает минимума.

• Выше КМЦ: добавление большего количества поверхностно-активного вещества только увеличивает плотность мицелл, что помогает растворить больше масла.

4. Точка помутнения и точка Крафта.

• Точка Крафта: растворимость ионных поверхностно-активных веществ резко возрастает выше этой температуры. Отбор должен происходить при температуре выше точки Крафта.

• : Растворимость неионогенных поверхностно-активных веществ падает с повышением температуры, что приводит к помутнению раствора. Для достижения наилучших результатов выбирайте поверхностно-активное вещество, температура очистки которого равна или немного ниже точки помутнения.

Практический пример: рецептура обезжиривателя из алюминиевого сплава

Системные требования

Промышленное обезжиривание более эффективно в щелочных условиях за счет омыления жиров. Поэтому мы используем систему гидроксида натрия (NaOH).

Однако алюминий — амфотерный металл , то есть он корродирует как в кислой, так и в щелочной среде. Чтобы предотвратить ущерб, мы должны:

1. Строго контролируйте содержание щелочи.

2. Выберите надежную систему ингибирования коррозии (например, силикат натрия).

Выбор поверхностно-активного вещества

Применение наших четырех параметров к очистителю алюминия:

• Поверхностное натяжение: Целевое значение < 30 мН/м.

• Значение HLB: Целевое значение > 10. При использовании изомеризованных этоксилатов спирта количество ЭО (оксида этилена) должно быть 5+.

• Температура и точка помутнения: При очистке при температуре 50°C (ультразвуковая обработка) температура помутнения должна быть выше 50°C. Для этого требуется количество EO 7+.

• Температура застывания (простота использования): Для эффективности при комнатной температуре поверхностно-активное вещество должно оставаться жидким (температура застывания < 30°C).

Вывод: Для первичного поверхностно-активного вещества диапазон ЭО от 7 до 12 идеален для эмульгирования и моющих свойств.

Роль проникающих агентов

Хотя поверхностно-активные вещества с высоким содержанием ЭО являются отличными эмульгаторами, их смачивающая способность слабее. Необходимо добавить проникающий агент (ГЛБ 7–9, ЭО 4–6).

• Прямая цепь: более сильная эмульгация.

• Разветвленная цепь: превосходное проникновение.
  Для промышленного использования в качестве пенетрантов обычно предпочтительны поверхностно-активные вещества с 8–10 атомами углерода в липофильной цепи.

Пример оптимизированного состава

Процесс очистки: Разбавить в 10–20 раз. Используйте для очистки погружением при комнатной температуре (для достижения наилучших результатов рекомендуется использовать ультразвук).