Пеногаситель должен отвечать следующим основным требова­ниям.

1. Пеногаситель должен обладать высокой эффективностью, т. е. быстро гасить пену в малых концентрациях и длительное время препятствовать образованию новой пены. Эффективность пепогасителя определяется не только свойствами пеиогасящего агента, но и свойствами подлежащей обработке среды, а также условиями ведения технологического процесса. Известно, что пеногаснтели, эффективные в одних условиях, могут быть бес­полезными, а подчас и вредными в других процессах. Например, они могут оказывать отрицательное влияние на полуфабрикат при последующей его переработке, способствовать вспениванию среды и т. д. Поэтому пеногаситель для рабочей среды подбира­ют, как правило, экспериментально с учетом всех особенностей процесса и свойств конечного продукта. Но даже н лаборатор­ная оценка эффективности пеногасителей часто оказывается недостаточной из-за трудности моделирования условий пенооб­разования и пеногашения.

2. Пеногаситель не должен изменять свойств полупродукта и затруднять его последующую переработку. Как было отмечено, в некоторых случаях пеногаситель может оказывать отрицатель­ное влияние на течение технологического процесса. Например, некоторые пеногасители при использовании их в производстве сахара иногда засоряют фильтр, снижают ноиообменную спо­собность смол, применяемых для извлечения ионов из сахарных растворов. При длительном нагревании обрабатываемой среды пеногаситель может подвергаться полимеризации или другим химическим превращениям, в результате чего отрицательное воздействие на технологический процесс будут оказывать уже продукты реакций. Если свойства целевого продукта в присут­ствии пепогаептеля изменяются, последний должен быть удален, например, обработкой адсорбентами.

3. Пеногаситель не должен оказывать токсического действия. Это прежде всего относится к веществам, применяемым для пе­ногашения в производстве пищевых продуктов и лекарственных препаратов.

4. Пеногаситель не должен изменять свойства при храпении и тепловой обработке. Последнее требование особенно важно для тех пеногасителей, которые используются в процессах, про­водимых прн высокой температуре (дистилляция, выпаривание растворов), а также для неногастелей, подвергающихся кило - вой стерилизации (ферментационные процессы).

Индивидуальные соединения для пепогашеппя применяют редко, их используют в основном в отраслях, производящих пи-1 щевые продукты и лекарства. Как правило, пеногаситель яв­ляется сложной смесью, не имеюш. ей постоянного состава. Так, для предотвращения вспенивания в циркулирующих водных растворах рекомендованы полиоксиалкиленампны R(OR')*NTH2 (где R'— алкнленовып радикал), фосфатнровапныс алкокенпо - лнэтнлеповые соедпнеппя R(OC2H4)n—О—РО—(OR') (OR"), хлор - или бромгидраты алкилтиокарбамнда и др. [391]. Для ограничения пенообразования в стиральных машинах к моюще­му веществу добавляют эфиры угольной кислоты, триалкплмел - амнн C.^N^NHRb и др. [392].

В качестве пеногасителей особенно широко применяют крем - ннйорганические соединения. По-видимому, нет таких процессов, сопровождающихся вспениванием, в которых бы эти соединения оказались неэффективными. Они химически инертны, устойчивы п эффективны при высоких температурах, доступны н дешевы. Вязкость н поверхностное натяжение растворов кремппноргапн - ческих полимеров изменяются в широких пределах.

Кремпийорганические пеногасители выпускают для общепро­мышленного использования, для пищевой промышленности и для медпнппекпх целен. Наиболее применимы смеси или раство­ры в керосине, толуоле, цпклогексане. Кроме того, пеногасн гели па основе силиконов применяют в виде водных эмульсий. Для повышения эффективности силиконовых пеногасителей часто добавляют наполнители, например диоксид кремния, тальк, ок­сид алюминия, быстро затвердевающие амиды [393—396]. Эф­фективность кремиийорганпческнх пеногасителей зависит от их химического строения и может быть усилена введением групп СООН, (CH2)2CN и других, а также применением дополнитель­ных технологических приемов [397] или изменением режимов приготовления [398]. Для улучшения пеногасящих свойств си­ликонов (в текстильной промышленности) рекомендуют в их молекулы вводить атомы серы или бора.

201

Пеногаснщая композиция состоит нз пеногасящих агентов (1—2 или более), растворителей (днепергаторов) пспогасящнх веществ, эмульгаторов п стабилизаторов эмульсин. Днспергатор пли поентель (скипидар, вазелиновое масло, толуол, дноксан, спирт н др.) [399] может улучшать или подавлять пеногасящне

14—952

Свойства основного соединения. Обнаружено стимулирующее действие парафинового масла па эффективность пеногашения алкатерджем-С при проведении ферментационных процессов. Иногда слабая псногасящая способность объясняется отсутстви­ем подходящего диспергатора, а не свойствами самого пенога - сителя. В то же время некоторые авторы неоправданно припи­сывают носителю второстепенное значение «резервуара», из ко­торого выделяется пеногаентель.

Пеногасптелн часто применяют в виде водных эмульсий, по­скольку эмульгирование позволяет добиться значительного сни­жения расхода основного агента при одинаковой эффективности пеногашения [396, 398]. Обычно используют концентрированные эмульсии с содержанием от 10 до 40% органической фазы, при­чем для многих пспогасящпх эмульсии характерно оптимальное содержание основного вещества. Эмульгаторами служат крах­мал, препарат ОП-7, поливиниловый спирт. Иногда в эмульсию вводят стабилизирующие добавки — тальк, аэросил, желатин, олеат натрия.

Достоинством многокомпонентных пеногасящих составов яв­ляется то, что некоторые добавки проявляют спнергетическое действие. Однако синергетическнй эффект пеногасителей прак­тически не изучен, теоретические аспекты этого явления недо­статочно известны, поэтому выбор веществ для составления сложных пеногасящих композиций осуществляют в основном эмпирически.

В качестве примеров сложных пеногасителей можно указать смесь кремпнйорганического соединения н третичного амина [400], эмульгированную в воде смесь кремпнйорганического соединения, третичного алкиламина и ацетата полпоксипропи- лепамина, смесь алюминиевой соли карбоновой кислоты с выс­шей жирной кислотой (или спиртом) н добавкой эмульгатора или отбеливателя, смесь масла или жира с силоксаном, смесь сульфонола с полиакриламидом, которая более эффективно по­давляет пену серных концентратов на обогатительных фабри­ках, чем применявшийся ранее крахмал.

Следует особо остановиться на амфотерпых (амфолитных) ПАВ, которые в зависимости от условий их применения могут быть использованы как вспениватели и как пеногасители. Ам - фотерные ПАВ вследствие слабого межмолекуляриого взаимо­действия, а также своеобразного строения полимерной молеку­лы могут изменять сбои свойства, например, при изменении рН или температуры. Изменение свойств происходит при темпера­туре помутнения раствора этого ПАВ, которая в зависимости от его типа и концентрации может принимать как отрицательные, так п положительные значения. Температуру помутнения ком­позиций на основе амфотерных ПАВ изменяют введением до­бавок в состав композиции [401].

Изменение свойств ПАВ вследствие изменения температуры системы объясняется следующим образом. С понижением тем­
пературы увеличивается гндрофильность молекул, что прояв­ляется в увеличении ГЛБ. При этом коэффициент растекании принимает отрицательные значения и вещество проявляет пено - образующпе свойства. При повышении температуры вещество становится гидрофобным, значение ГЛБ уменьшается, а коэф­фициент растекания растет до положительных значении. Это соответствует появлению у вещества свойств пепогаептеля.

Амфотерпые соединения используют для регулировании пено­образования, например, при стирке. На их основе получают пеногасителн (пенообразователи) с заданными свойствами пу­тем изменения длины цепи углеводородного радикала или вве­дением добавок. Амфотсрпымп свойствами обладают силоксаны типа (СНз) .iSiO[ (СНз) 2SiO]nSi (СН3) з, а также катпоноактив - пые продукты конденсации аспарагиповой кислоты н полн­амина.

Дорогостоящие вещества для пеногашения рекомендуется заменять различными производственными отходами. В произ­водстве дрожжей предложено использовать талловые масла — побочный продукт при переработке древесины в целлюлозу. Прн получении ацетона и бутанола микробиологическим путем реко­мендовано добавлять отходы производства пентапола, сгренто - мнцнна илп аминокислот, отходы лесотехнической, масложнро- вой и химической промышленности. Некоторые данные о вещест­вах подобного типа приведены в табл. 22.

Для проявления пеиогасящего действия пспогаснтслп долж­ны обладать определенными фпзпко-хпмнчеекпмп свойствами. Пеногаситель должен иметь низкое поверхностное натяжение и поверхностную активность выше, чем у пенообразователя. Как известно, поверхностная активность характеризуется изменени­ем поверхностного натяжения жидкости с повышением концент­рации, поэтому пеногаситель, будучи добавлен к раствору в меньших количествах, чем пенообразователь, должен понижать поверхностное натяжение раствора в большей степени. Обладая большей поверхностной активностью, пеногаситель вытесняет нз поверхностного слоя молекулы пенообразователя.

Растворимость пепогаептеля в жидкости, подлежащей обра­ботке, должна быть незначительной. Однако и некоторые рас­творимые вещества могут обладать высокой пеногасящей спо­собностью. Низкая взаимная растворимость органической и вод­ной фаз свидетельствует о большом межфазном натяжении на их границе раздела.

Пеногаситель должен обладать способностью к растеканию иа поверхности пенообразующего раствора. Однако, как будет показано ниже, способность пеногасителей к растеканию не яв­ляется фактором, определяющим эффективность подобных ве­ществ. Среди них имеются такие, которые, не обладая способ­ностью к растеканию, достаточно эффективно гасят пену.

В табл. 23 приведены основные физико-химические свойства пеногасящих веществ.

Таблица 22. Состав и свойства производственных отходов, применяемых для пеногашения

Область при­менения

Пеногаснтель

Расход пено - гасителя

Основные компоненты

Р. г/см'

С, мН/м

Форма применения

Несульфиро- ваниые соеди­нения

Спирты (27—30%) Алканы (20—30%) Олефины (23—27%) Кетоны (10—12%) Сложные эфнры (5—7%) Кислоты (1.5—2%)

Этанол (4—11%)

Изопентанол (55—72%)

Другие высшие спирты (18-23%)

Вода (6—12%)

Неомыляемые жиры (Ю-15%)

Омыляемые жиры (до 25%)

Свободная щелочь (до 0,5%)

20—23

0,84

26,8

Жидкость

22,1

0,82—0,84

Жидкость

Вода (до 60%)

Рабо

Производство дрожжей

Буровые ты

Бродильная промышлен­ность, буровые работы

До 23 кг на 1 т су­хих дрож­жей

1 —24(I

1.5%

Раствор в водном аммиаке (1 :2)

Раствор в дизель ном топливе (10% ный)

Эмульсия в воде (1 : 10)

Карболинеум (отходы лесо­технической промышленно­сти)	Нейтральные масла (47%) Технические мыла (42%) Фенолы (до 10%)	Жидкость	0,97	—
Щелочь (до 2%)
Парафин окис­ленный	Жирные кислоты (до 55%) Алканы (ю 45%)	■~40
Мылонафт кальция	Нафтеновые кислоты (43%) Неомыляемые вещества (до 15%) Минеральные соли (4— 6%)	Мазь
Талловое масло	Жирные кислоты (до 90%) Смоляные кислоты (до 3%)	<10	0,9—0,92
Спирты синте тические жир­ные «Альфа нол-79»	С7Н,5ОН—С9Н1РОН	<-5	0,82—0,83	27—29
8

Ты

Буровые рабо ты

Буровые раоо ты

Производство дрожжей; бу мажная про мышленность

Буровые рабо ты

(405]

1—26„

В «чистом» виде

(403]

0,3-0.о%

Раствор в дизель­ном топливе (50%- ный)

14031

0,8—1Ь

Раствор в кероси не (до 1 : 6)

1406]

С добавкой 10— ~0,1% 25% этоксилпро-! ванных спиртов Риствор в дизель - 0,1—0 >% ном топливе (20°/с T

Таблица 23. Свойства и данные о применении некоторых пеногасителей

Пеногаситель

Р, г/см3

Вязкость, Г] 1СН. Па-с

Масло подсолнечное [триглицери - ды кислот: пальмитиновой (9%), олеиновой (33%), линолевой (40%)]

Масло оливковое [триглицериды кислот: пальмитиновой (7—10%), олеиновой (70—87%), линолевой (4-12%)]

Масло касторовое [триглицериды кислот: рицииолевой (80—85%), олеиновой (3—9%)]

Жнр кашалотовый [триглицериды олеиновой и пальмитиновой кис­лот (35%); олеиновый, цетиловый и октадециловый спирты (35%); эфнры (30%)]

Жнр свиной [триглицериды кис­лот: пальмитиновой (25—30%), стеариновой (12—18%), олеино­вой (41—48%), линолевой (6— 8%)]

Ласло соевое [триглицериды кис­лот: пальмитиновой (9—14%). олеиновой (25—36%), линолевой (52-65%)]

Масло вазелиновое (углеводороды парафиновые, ароматические, наф­теновые)

-2-4—6

0,915

— 1 о—— 18

950 (20 °С)

7-15

67,2

28—48

57 (20 °С)

—18

—20

0,87

Природные -16-:—18 0,917- 0,927 - 55

84 (20 °С)

0,96

0,87-0,89

0,915—0,923

0.92—0,93

5—8,5 (50 °С)

Полнметнлполнсилоксан ПМС-100

Кремний органические -64 0,98 95—105

Гидроксиполиметилсилоксаи ПГЖ-891

—60

0,831

2,3

0.99

95-105

—60

Полиметнлполисилоксан ПМС-154 А

0.95—0,97

<—60

14-30

Полигтилсилоксаи ПЭС-3

0,995—1,003

45—200

Поли-зтилгидросилоксан ГКЖ-94

А-м11/м	Раствори­мость в во­ле. %	Область прнмеиеьил	Форма применения	Литера­тура
Ж н р U и м а с л а			|190l
~40	П. р.	Производство сахара, антибиотиков, витами­нов	В чистом виде (ДО 0,4%)
33 (18 °С)	И. р.	Производство сахара и спиртов	В чистом виде (0,1 — 0,2%)	1407)
36,4 (18 °С)	И. р.	Производство сахара п спиртов; в кипя­щих средах; бурение	В ЧИСТОМ виде (и» 1%)	1-10-1]
37,7	И. р.	Производство анти­биотиков	В чистом виде (0,02— 0,2%)	|408]
-	Н. р.	Ферментационные процессы	В чистом виде; .'мееь с другими пеногаенте - лями (0.3—0,5%)	[ -109]
—	И. р.	Производство анти­биотиков, дрожжей	В чистом виде	|190]
31,8 (20 СС)	11. р.	Производство сахара, дрожжей	1:1с контактом Пет­рова	|410]
Соединения
20	11. р	Широкое применение	В чистом виде (ред­ко); водные эмульсин (0,01—0,3%)	[190]
20—23	И. р.	ПРОИЗВОДСТВО сИТП - Биотнков, дрожжей, сахара	Раствор 10%-ный п изопропаноле (0,007— 0,07%)	[411]
20—25	И. р.	Текстильная, бумаж­ная, пищевая, лако­красочная промыш­ленность	В виде растворов н эмульсий	[412]
26,2	11. р.	Предупреждение вспе­нивания смазочных масел	В чистом виде или водные эмульсии (0,5-1%)	|413]
	Н. р.	Текстильная промыш­ленность	В чистом виде или водные эмульсии	[398]

Пеногаситель

10э

|>, г/см3

Вязкость, Па с

Органические

Стеариновая Олеиновая Сульфосалицнловая

70 13—16 115

0,941

11,6 (70 °С)

0,891

36,2

Дистеаронлгексаметилендиамид	120	<1,0	—
Диметилформамид	—61	0,945	0,8 (при 25 °С)
Алкатердж-С

Изопентнловый

Гептилсвый

Октпловый

Цетнловый

—117,2 —34,1 —16,3 49,3 18,6

0,812 0,826 0,827 1,05 1,26

Глицерин

6,6 10,6 13,4 (50 °С) 1499

Пентилацетат Пропинол Б-400

-75 Жидкость

0,8/9 0,997 1,046

—35

Дибутилфталат

1,58 (11 °С)

370

20,7

Продолжение тол. 23 О мИ/м Раствори­мость в во Де. % Область применения Форма применения Лшс - рагур.. КИСЛОТЫ 28,9 (70 °С) 33,3 0,034(25 °С) 0,003 Оо Подавление пены мо­ющих средств, про­мывочных буровых растворов Производство дрож­жей, антибиотиков Подавление вспенива­ния котловых вод 1%-ный раствор в ке­росине (0,5—1%, рас­твора) В чистом виде; вод­ные эмульсин ( -0,03%) В чистом виде (3*0,1%) [4141 [415] Трды ЛШЙЖТ 1955, в. 82, с. 88

[416]

[417]

Органические соединения

То же

В чистом виде; смесь с коллоидом (1 —2• •ю-5%) В чистом виде 30—50%-ный раствор в парафиновом масле (001%)

Н. р.

35 2 (прн 25 °С)

Дистилляция органи­ческих продуктов Производство анти­биотиков

Спирты

23.2

26,9 27,5 24,6 (50 °С) 63

Э ф и р ы 25,8 30,5 2,75 0,09 (18 °С) 0,06 Н. р.

0,18 Н. р.

0,04 (при 25 °С)

Бурение скважин

Псиогашепие сточных, вод

Сточные воды, произ­водство бумаги, бу­рение скважин Производство бумаги, волокон, лаков

Дистилляция, предот­вращение вспсннванпя масел

Пищевая промышлен­ность

Производство анти­биотиков, подавление пены в сточных водах Производство краси­теле н

В чистом виде; рас­твор в дизтоплнне (до 0,5%)

Раствор в скипидаре, дизтоплнве (0,1—0,о% раствора)

Раствор в скипидаре (0,1%)

В смеси с алюминие­вой солью карболовой кислоты (до 0,5%) В чистом виде

В чистом виде

В чистом виде, 5%- пая эмульсия в воде (0,002—0,08%) В чистом виде (0,5— 2%)

Псногаситель	*шг °с	Р, г/сма	Вязкость, Т] 10s, Пас
Трнбутилцитрат	<—20	1,04—1,047	—
Плюроник L-62	—32

Фосфороргани

Трибутилфосфат	-80	0,978	3,7 (20 °С)
Трикрезилфосфат	—35	1,16	120 (20 °С)

Сульфоиол Стеарат алюминия Бентонит

Соли орган и

Твердый

Неорган пне

Борная кислота	>70	1,44
Гндроксид кальция	580	2,1—2,3

Примечание: н. п. — не растворяется, х. р. — хорошо растворяется.