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Das Schaumproblem bei der Wasseraufbereitung bereitet vielen Menschen Kopfzerbrechen. In der Anfangsphase der Inbetriebnahme bilden sich bei der Kreislaufwasseraufbereitung Schaum, Tensidschaum, Prallschaum, Peroxidschaum und Schaum, der durch Zugabe nicht oxidierender Bakterizide entsteht, usw. Daher ist der Einsatz von Entschäumern in der Wasseraufbereitung relativ üblich. Dieser Artikel stellt das Prinzip, die Klassifizierung, Auswahl und Dosierung von Entschäumern umfassend vor!

★ Beseitigung von Schaum

1. Physikalische Methoden

Physikalisch betrachtet umfassen die Methoden zur Schaumbeseitigung hauptsächlich das Anbringen von Leitblechen oder Filtersieben, mechanisches Rühren, statische Elektrizität, Gefrieren, Erhitzen, Dampf, Strahlenbestrahlung, Hochgeschwindigkeitszentrifugation, Druckreduzierung, Hochfrequenzvibration, sofortige Entladung und Ultraschall (akustische Flüssigkeitskontrolle). Diese Methoden fördern die Gasdurchlässigkeit an beiden Enden des Flüssigkeitsfilms und die Flüssigkeitsabgabe des Blasenfilms in unterschiedlichem Maße, wodurch der Stabilitätsfaktor des Schaums geringer wird als der Dämpfungsfaktor, sodass die Schaummenge allmählich abnimmt. Der gemeinsame Nachteil dieser Methoden besteht jedoch darin, dass sie stark von Umweltfaktoren beeinflusst werden und eine geringe Entschäumungsrate aufweisen. Die Vorteile liegen im Umweltschutz und in der hohen Wiederverwendungsrate.

2. Chemische Methoden

Zu den chemischen Methoden zur Schaumbeseitigung zählen hauptsächlich chemische Reaktionsmethoden und die Zugabe von Entschäumern.

Bei der chemischen Reaktion reagieren Schaumbildner und Schaumbildner durch Zugabe von Reagenzien miteinander. Dabei entstehen wasserunlösliche Substanzen, wodurch die Tensidkonzentration im Flüssigkeitsfilm reduziert und das Aufbrechen des Schaums gefördert wird. Diese Methode weist jedoch auch Nachteile auf, wie z. B. die Unsicherheit der Schaumbildnerzusammensetzung und die Gefahr der Schädigung der Systemausrüstung durch unlösliche Substanzen. Die heute in verschiedenen Branchen am häufigsten eingesetzte Entschäumungsmethode ist die Zugabe von Entschäumern. Der größte Vorteil dieser Methode ist ihre hohe Entschäumungseffizienz und die einfache Anwendung. Entscheidend ist jedoch die Wahl eines geeigneten und wirksamen Entschäumers.

★Das Prinzip des Entschäumers

Entschäumer, auch Entschäumer genannt, haben folgende Prinzipien:

1. Der Mechanismus der lokalen Oberflächenspannungsreduzierung im Schaum, der zum Platzen des Schaums führt, besteht darin, dass höhere Alkohole oder Pflanzenöle auf den Schaum gestreut werden. Wenn sie in der Schaumflüssigkeit gelöst werden, verringert sich die Oberflächenspannung deutlich. Da diese Substanzen in der Regel eine geringe Wasserlöslichkeit aufweisen, beschränkt sich die Reduzierung der Oberflächenspannung auf den lokalen Schaumbereich, während sich die Oberflächenspannung um den Schaum herum kaum ändert. Der Bereich mit reduzierter Oberflächenspannung wird stark in alle Richtungen gezogen und gedehnt und bricht schließlich.

2. Die Zerstörung der Membranelastizität führt dazu, dass der dem Schaumsystem zugesetzte blasenbrechende Entschäumer an die Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche diffundiert, wodurch es für das Tensid mit schaumstabilisierender Wirkung schwierig wird, die Membranelastizität wiederherzustellen.

3. Entschäumer, die die Entwässerung von Flüssigkeitsfilmen fördern, können die Entwässerung von Flüssigkeitsfilmen fördern und so zum Platzen von Blasen führen. Die Schaumdrainagerate kann die Stabilität des Schaums widerspiegeln. Auch die Zugabe einer Substanz, die die Schaumdrainage beschleunigt, kann bei der Entschäumung eine Rolle spielen.

4. Das Hinzufügen hydrophober Feststoffpartikel kann dazu führen, dass Blasen auf der Oberfläche der Blasen platzen. Hydrophobe Feststoffpartikel ziehen das hydrophobe Ende des Tensids an, wodurch die hydrophoben Partikel hydrophil werden und in die Wasserphase gelangen, wodurch sie eine Rolle bei der Entschäumung spielen.

5. Lösliche und schäumende Tenside können zum Platzen von Blasen führen. Einige niedermolekulare Substanzen, die vollständig mit der Lösung vermischt werden können, können das Tensid solubilisieren und seine wirksame Konzentration verringern. Niedermolekulare Substanzen mit dieser Wirkung, wie Octanol, Ethanol, Propanol und andere Alkohole, können nicht nur die Tensidkonzentration in der Oberflächenschicht verringern, sondern sich auch in der Tensidadsorptionsschicht auflösen, wodurch die Kompaktheit der Tensidmoleküle verringert und somit die Stabilität des Schaums geschwächt wird.

6. Die durch den Elektrolytabbau entstehende doppelte elektrische Tensidschicht spielt eine entschäumende Rolle bei der Wechselwirkung der doppelten elektrischen Tensidschicht mit dem Schaum, um eine stabile schäumende Flüssigkeit zu erzeugen. Durch Zugabe eines gewöhnlichen Elektrolyten kann die doppelte elektrische Tensidschicht zusammenbrechen.

★ Klassifizierung von Entschäumern

Die üblicherweise verwendeten Entschäumer lassen sich je nach Zusammensetzung in Silikon (Harz), Tensid, Alkan und Mineralöl unterteilen.

1. Silikon(harz)-Entschäumer, auch Emulsionsentschäumer genannt, werden verwendet, indem Silikonharz mit Emulgatoren (Tensiden) in Wasser emulgiert und dispergiert wird, bevor es dem Abwasser zugesetzt wird. Siliziumdioxid-Feinpulver ist ein weiterer Entschäumertyp auf Siliziumbasis mit besserer Entschäumungswirkung.

2. Tenside wie Entschäumer sind eigentlich Emulgatoren, das heißt, sie nutzen die Dispersion von Tensiden, um schaumbildende Substanzen in einem stabilen emulgierten Zustand in Wasser zu halten und so die Bildung von Schaum zu vermeiden.

3. Entschäumer auf Alkanbasis werden durch Emulgieren und Dispergieren von Paraffinwachs oder dessen Derivaten mithilfe von Emulgatoren hergestellt. Ihre Anwendung ähnelt der von tensidbasierten emulgierenden Entschäumern.

4. Mineralöl ist die wichtigste Entschäumerkomponente. Um die Wirkung zu verbessern, werden manchmal Metallseife, Silikonöl, Kieselsäure und andere Substanzen gemischt. Zusätzlich können manchmal verschiedene Tenside zugesetzt werden, um die Diffusion des Mineralöls auf der Oberfläche der Schaumlösung zu erleichtern oder Metallseifen und andere Substanzen gleichmäßig im Mineralöl zu verteilen.
★ Vor- und Nachteile verschiedener Entschäumertypen

Die Erforschung und Anwendung organischer Entschäumer wie Mineralöle, Amide, niedere Alkohole, Fettsäuren und Fettsäureester, Phosphatester usw. erfolgte relativ früh und gehörte zur ersten Generation von Entschäumern. Sie haben die Vorteile der einfachen Verfügbarkeit von Rohstoffen, der hohen Umweltverträglichkeit und der niedrigen Produktionskosten; die Nachteile sind eine geringe Entschäumungseffizienz, eine starke Spezifität und raue Einsatzbedingungen.

Polyetherentschäumer sind Entschäumer der zweiten Generation und umfassen hauptsächlich geradkettige Polyether, Polyether auf Alkohol- oder Ammoniakbasis sowie Polyetherderivate mit Endgruppenveresterung. Der größte Vorteil von Polyetherentschäumern ist ihre starke Antischaumwirkung. Darüber hinaus weisen einige Polyetherentschäumer auch hervorragende Eigenschaften wie hohe Temperaturbeständigkeit sowie starke Säure- und Alkalibeständigkeit auf. Die Nachteile liegen in den begrenzten Temperaturbedingungen, engen Anwendungsbereichen, der schlechten Entschäumungsfähigkeit und der geringen Blasenbrechrate.

Organische Silikonentschäumer (Entschäumer der dritten Generation) zeichnen sich durch eine starke Entschäumungsleistung, schnelle Entschäumungsfähigkeit, geringe Flüchtigkeit, keine Umwelttoxizität, keine physiologische Trägheit und ein breites Anwendungsspektrum aus. Daher haben sie breite Anwendungsaussichten und ein enormes Marktpotenzial, ihre Entschäumungsleistung ist jedoch schwach.

Polyethermodifizierte Polysiloxan-Entschäumer vereinen die Vorteile von Polyether-Entschäumern und Organosilicium-Entschäumern und stellen die Entwicklungsrichtung von Entschäumern dar. Manchmal können sie aufgrund ihrer Rücklöslichkeit wiederverwendet werden, aber derzeit gibt es nur wenige Arten solcher Entschäumer und sie befinden sich noch in der Forschungs- und Entwicklungsphase, was zu hohen Produktionskosten führt.

★ Auswahl an Entschäumern

Die Auswahl der Entschäumer sollte folgende Kriterien erfüllen:

1. Wenn es in der schäumenden Lösung unlöslich oder unlöslich ist, bricht es den Schaum. Der Entschäumer sollte auf dem Schaumfilm konzentriert werden. Bei Entschäumern sollten sie sofort konzentriert und konzentriert werden, während Schaumunterdrücker regelmäßig in diesem Zustand gehalten werden sollten. Daher befinden sich Entschäumer in schäumenden Flüssigkeiten in einem übersättigten Zustand, und nur unlösliche oder schlecht lösliche neigen dazu, eine Übersättigung zu erreichen. Unlöslich oder schwer löslich, aggregiert es leicht an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche, konzentriert sich leicht auf der Blasenmembran und kann in niedrigeren Konzentrationen funktionieren. Der in Wassersystemen verwendete Entschäumer, die Wirkstoffmoleküle, muss stark hydrophob und schwach hydrophil sein und für eine optimale Wirkung einen HLB-Wert im Bereich von 1,5 bis 3 aufweisen.

2. Die Oberflächenspannung ist niedriger als die der Schaumflüssigkeit. Nur wenn die intermolekularen Kräfte des Entschäumers gering sind und die Oberflächenspannung niedriger ist als die der Schaumflüssigkeit, können die Entschäumerpartikel in den Schaumfilm eindringen und sich dort ausdehnen. Es ist zu beachten, dass die Oberflächenspannung der Schaumlösung nicht die Oberflächenspannung der Lösung ist, sondern die Oberflächenspannung der Schaumlösung.

3. Es besteht eine gewisse Affinität zur schäumenden Flüssigkeit. Da beim Entschäumen die Geschwindigkeit des Schaumzerfalls und die Geschwindigkeit der Schaumbildung konkurrieren, muss sich der Entschäumer schnell in der schäumenden Flüssigkeit verteilen können, um in einem größeren Spektrum schäumender Flüssigkeiten schnell seine Wirkung entfalten zu können. Damit der Entschäumer schnell diffundieren kann, muss sein Wirkstoff eine gewisse Affinität zur schäumenden Lösung aufweisen. Sind die Wirkstoffe von Entschäumern zu nah an schäumenden Flüssigkeiten, lösen sie sich auf; sind sie zu spärlich, lassen sie sich nur schwer verteilen. Nur bei ausreichender Nähe ist eine gute Wirksamkeit gewährleistet.

4. Entschäumer reagieren nicht chemisch mit schäumenden Flüssigkeiten. Wenn Entschäumer mit schäumenden Flüssigkeiten reagieren, verlieren sie ihre Wirksamkeit und können schädliche Substanzen freisetzen, die das mikrobielle Wachstum beeinträchtigen.

5. Geringe Flüchtigkeit und lange Wirkungsdauer. Zunächst muss geprüft werden, ob das System, das den Einsatz von Entschäumern erfordert, wasser- oder ölbasiert ist. In der Fermentationsindustrie sollten ölbasierte Entschäumer wie polyethermodifizierte Silikone oder solche auf Polyetherbasis verwendet werden. Die wasserbasierte Beschichtungsindustrie benötigt wasserbasierte Entschäumer und organische Silikonentschäumer. Wählen Sie den Entschäumer aus, vergleichen Sie die Zugabemenge und bestimmen Sie anhand des Referenzpreises das am besten geeignete und wirtschaftlichste Entschäumerprodukt.

★Faktoren, die die Wirksamkeit der Entschäumerverwendung beeinflussen

1. Die Dispergierbarkeit und die Oberflächeneigenschaften von Entschäumern in Lösung beeinflussen andere Entschäumereigenschaften erheblich. Entschäumer sollten einen angemessenen Dispersionsgrad aufweisen, und zu große oder zu kleine Partikel können ihre Entschäumeraktivität beeinträchtigen.

2. Kompatibilität des Entschäumers im Schaumsystem Wenn das Tensid vollständig in einer wässrigen Lösung gelöst ist, ordnet es sich üblicherweise gerichtet an der Gas-Flüssigkeits-Grenzfläche des Schaums an, um diesen zu stabilisieren. Wenn das Tensid unlöslich oder übersättigt ist, verteilen sich die Partikel in der Lösung und lagern sich auf dem Schaum an, der dann als Entschäumer wirkt.

3. Die Umgebungstemperatur des Schaumsystems und die Temperatur der Schaumflüssigkeit können ebenfalls die Leistung des Entschäumers beeinflussen. Wenn die Temperatur der Schaumflüssigkeit selbst relativ hoch ist, wird empfohlen, einen speziellen, hochtemperaturbeständigen Entschäumer zu verwenden, da bei Verwendung eines gewöhnlichen Entschäumers die Entschäumungswirkung sicherlich stark reduziert wird und der Entschäumer die Lotion direkt demulgiert.

4. Verpackung, Lagerung und Transport von Entschäumern sind für eine Lagerung bei 5–35 °C geeignet. Die Haltbarkeit beträgt in der Regel 6 Monate. Stellen Sie es nicht in die Nähe einer Wärmequelle und setzen Sie es nicht dem Sonnenlicht aus. Stellen Sie gemäß den üblichen chemischen Lagerungsmethoden sicher, dass es nach Gebrauch versiegelt ist, um eine Verschlechterung zu vermeiden.

6. Das Zugabeverhältnis der Entschäumer zur ursprünglichen Lösung und zur verdünnten Lösung weist gewisse Abweichungen auf und ist nicht gleich. Aufgrund der geringen Tensidkonzentration ist die verdünnte Entschäumerlotion äußerst instabil und delaminiert nicht schnell. Die Entschäumungsleistung ist relativ schlecht, was eine Langzeitlagerung ungeeignet macht. Es wird empfohlen, das Produkt unmittelbar nach der Verdünnung zu verwenden. Die Menge des zugesetzten Entschäumers muss durch Tests vor Ort überprüft werden, um seine Wirksamkeit zu beurteilen, und es sollte nicht zu viel zugegeben werden.

★Die Dosierung des Entschäumers

Es gibt viele Arten von Entschäumern, und die erforderliche Dosierung variiert je nach Art. Im Folgenden stellen wir die Dosierung von sechs Entschäumertypen vor:

1. Alkoholentschäumer: Bei der Verwendung von Alkoholentschäumern liegt die Dosierung im Allgemeinen zwischen 0,01 und 0,10 %.

2. Entschäumer auf Ölbasis: Die Menge der zugesetzten Entschäumer auf Ölbasis liegt zwischen 0,05 und 2 %, und die Menge der zugesetzten Entschäumer auf Fettsäureesterbasis liegt zwischen 0,002 und 0,2 %.

3. Amid-Entschäumer: Amid-Entschäumer haben eine bessere Wirkung und die Zugabemenge liegt im Allgemeinen zwischen 0,002 und 0,005 %.

4. Phosphorsäure-Entschäumer: Phosphorsäure-Entschäumer werden am häufigsten in Fasern und Schmierölen verwendet, mit einer Zusatzmenge zwischen 0,025 und 0,25 %.

5. Amin-Entschäumer: Amin-Entschäumer werden hauptsächlich in der Faserverarbeitung mit einer Zusatzmenge von 0,02–2 % verwendet.

7. Entschäumer auf Etherbasis: Entschäumer auf Etherbasis werden häufig beim Drucken, Färben und Reinigen von Papier verwendet, mit einer typischen Dosierung von 0,025–0,25 %.