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Le principe, la classification, la sélection et le dosage des antimousses

Le problème de la mousse dans le traitement de l'eau a intrigué de nombreuses personnes. Lors de la mise en service initiale, la mousse, qu'elle soit à base de tensioactifs, d'impact, de peroxyde ou générée par l'ajout d'un bactéricide non oxydant dans le traitement de l'eau en circulation, etc., est relativement courante. Cet article présente en détail le principe, la classification, le choix et le dosage des antimousses.

★ Élimination de la mousse
1. Méthodes physiques

D'un point de vue physique, les méthodes d'élimination de la mousse comprennent principalement la mise en place d'un déflecteur ou d'un tamis filtrant, l'agitation mécanique, l'électricité statique, la congélation, le chauffage, la vapeur, l'irradiation, la centrifugation à grande vitesse, la réduction de pression, les vibrations haute fréquence, la décharge instantanée et les ultrasons (contrôle acoustique du liquide). Ces méthodes favorisent toutes, à des degrés divers, la transmission du gaz aux deux extrémités du film liquide et la décharge du liquide du film de bulles, ce qui rend le facteur de stabilité de la mousse inférieur au facteur d'atténuation, ce qui entraîne une diminution progressive de la quantité de mousse. Cependant, l'inconvénient commun de ces méthodes est leur forte contrainte environnementale et leur faible taux de démoussage. Leurs avantages sont la protection de l'environnement et un taux de réutilisation élevé.

2. Méthodes chimiques

Les méthodes chimiques pour éliminer la mousse comprennent principalement la méthode de réaction chimique et l'ajout d'un antimousse.

La méthode de réaction chimique consiste à faire réagir un agent moussant avec un autre agent moussant par l'ajout de réactifs pour générer des substances insolubles dans l'eau, réduisant ainsi la concentration de tensioactifs dans le film liquide et favorisant la rupture de la mousse. Cependant, cette méthode présente quelques inconvénients, notamment l'incertitude quant à la composition de l'agent moussant et les risques liés aux substances insolubles pour les équipements du système. De nos jours, la méthode de démoussage la plus répandue dans diverses industries est l'ajout d'agents anti-mousse. Son principal avantage réside dans sa grande efficacité et sa facilité d'utilisation. Cependant, la clé réside dans le choix d'un agent anti-mousse adapté et efficace.

★Le principe de l'antimousse

Les antimousses, également appelés antimousses, ont les principes suivants :

1. Le mécanisme de la réduction de la tension superficielle locale de la mousse, conduisant à son éclatement, repose sur l'aspersion d'alcools supérieurs ou d'huiles végétales. Une fois dissous dans le liquide moussant, la tension superficielle diminue significativement. Ces substances étant généralement peu solubles dans l'eau, la réduction de la tension superficielle se limite à la partie locale de la mousse, tandis que la tension superficielle autour de celle-ci reste quasiment inchangée. La partie dont la tension superficielle est réduite est fortement étirée et étendue dans toutes les directions, avant de finalement se rompre.

2. La destruction de l'élasticité de la membrane conduit à l'ajout d'un antimousse cassant les bulles au système de mousse, qui se diffusera vers l'interface gaz-liquide, rendant difficile pour le tensioactif à effet stabilisateur de mousse de récupérer l'élasticité de la membrane.

3. Les antimousses favorisant le drainage du film liquide peuvent favoriser ce drainage, provoquant ainsi l'éclatement des bulles. Le taux de drainage de la mousse peut refléter sa stabilité. L'ajout d'une substance accélérant le drainage de la mousse peut également jouer un rôle dans le démoussage.

4. L'ajout de particules solides hydrophobes peut provoquer l'éclatement des bulles à la surface. Ces particules attirent l'extrémité hydrophobe du tensioactif, ce qui les rend hydrophiles et les fait passer dans la phase aqueuse, contribuant ainsi au démoussage.

5. Les tensioactifs solubilisants et moussants peuvent provoquer l'éclatement des bulles. Certaines substances de faible poids moléculaire, parfaitement mélangées à la solution, peuvent solubiliser le tensioactif et réduire sa concentration effective. Les substances de faible poids moléculaire ayant cet effet, telles que l'octanol, l'éthanol, le propanol et d'autres alcools, peuvent non seulement réduire la concentration de tensioactif dans la couche superficielle, mais aussi se dissoudre dans la couche d'adsorption, réduisant ainsi la compacité des molécules de tensioactif et affaiblissant ainsi la stabilité de la mousse.

6. La dégradation de l'électrolyte par la double couche électrique du tensioactif joue un rôle antimousse en interagissant avec la mousse pour produire un liquide moussant stable. L'ajout d'électrolyte ordinaire peut détruire la double couche électrique du tensioactif.

★ Classification des antimousses

Les antimousses couramment utilisés peuvent être divisés en silicone (résine), tensioactif, alcane et huile minérale selon leur composition.

1. Les antimousses silicone (résine), également appelés antimousses en émulsion, sont utilisés en émulsionnant et en dispersant la résine silicone avec des émulsifiants (tensioactifs) dans l'eau avant son introduction dans les eaux usées. La poudre fine de dioxyde de silicium est un autre type d'antimousse à base de silicium offrant un meilleur effet démoussant.

2. Les tensioactifs tels que les antimousses sont en fait des émulsifiants, c'est-à-dire qu'ils utilisent la dispersion de tensioactifs pour maintenir les substances formant de la mousse dans un état émulsifié stable dans l'eau, afin d'éviter la formation de mousse.

3. Les antimousses à base d'alcanes sont obtenus par émulsification et dispersion de cire de paraffine ou de ses dérivés à l'aide d'émulsifiants. Leur utilisation est similaire à celle des antimousses émulsifiants à base de tensioactifs.

4. L'huile minérale est le principal composant antimousse. Pour améliorer son efficacité, on utilise parfois des savons métalliques, de l'huile de silicone, de la silice et d'autres substances. De plus, divers tensioactifs peuvent être ajoutés pour faciliter la diffusion de l'huile minérale à la surface de la solution moussante ou pour répartir uniformément les savons métalliques et autres substances dans l'huile minérale.
★ Avantages et inconvénients des différents types d'antimousses

La recherche et l'application d'antimousses organiques tels que les huiles minérales, les amides, les alcools inférieurs, les acides gras et leurs esters, les esters phosphoriques, etc., sont relativement récentes et appartiennent à la première génération d'antimousses. Ils présentent les avantages d'une disponibilité aisée des matières premières, d'une performance environnementale élevée et de faibles coûts de production. Leurs inconvénients sont une faible efficacité anti-mousse, une forte spécificité et des conditions d'utilisation difficiles.

Les antimousses polyéthers sont des antimousses de deuxième génération, principalement composés de polyéthers à chaîne droite, de polyéthers dérivés d'alcools ou d'ammoniac, et de dérivés de polyéthers avec estérification des groupes terminaux. Leur principal avantage réside dans leur forte capacité antimousse. De plus, certains d'entre eux présentent d'excellentes propriétés, telles qu'une résistance élevée aux températures élevées et aux acides et bases forts. Leurs inconvénients sont les conditions de température, les domaines d'application restreints, une faible capacité antimousse et un faible taux de formation de bulles.

Les antimousses à base de silicone organique (antimousses de troisième génération) présentent une excellente performance antimousse, une capacité de démoussage rapide, une faible volatilité, une absence de toxicité environnementale, une absence d'inertie physiologique et un large éventail d'applications. Ils offrent donc de vastes perspectives d'application et un potentiel de marché considérable, mais leurs performances antimousse sont médiocres.

L'antimousse polysiloxane modifié par polyéther combine les avantages des antimousses polyéther et organosilicié, et constitue la voie de développement des antimousses. Sa réversibilité permet parfois sa réutilisation, mais il existe actuellement peu de types d'antimousses de ce type et ils sont encore en phase de recherche et développement, ce qui entraîne des coûts de production élevés.

★ Sélection d'antimousses

La sélection des antimousses doit répondre aux critères suivants :

1. S'il est insoluble ou insoluble dans la solution moussante, il la brisera. L'antimousse doit être concentré sur le film de mousse. Pour les antimousses, leur concentration doit être instantanée, tandis que pour les suppresseurs de mousse, elle doit être maintenue régulièrement dans cet état. Les antimousses sont donc sursaturés dans les liquides moussants, et seuls les antimousses insolubles ou peu solubles sont susceptibles d'atteindre la sursaturation. Insoluble ou difficile à dissoudre, il s'agrège facilement à l'interface gaz-liquide, se concentre facilement sur la membrane de la bulle et peut fonctionner à de faibles concentrations. L'antimousse utilisé dans les systèmes d'eau, dont les molécules actives, doit être fortement hydrophobe et faiblement hydrophile, avec une valeur HLB comprise entre 1,5 et 3 pour une efficacité optimale.

2. La tension superficielle est inférieure à celle du liquide moussant. Ce n'est que lorsque les forces intermoléculaires de l'antimousse sont faibles et que la tension superficielle est inférieure à celle du liquide moussant que les particules d'antimousse peuvent pénétrer et se dilater sur le film de mousse. Il est à noter que la tension superficielle de la solution moussante n'est pas la tension superficielle de la solution, mais la tension superficielle de la solution moussante.

3. Il existe une certaine affinité avec le liquide moussant. Le processus de démoussage étant une compétition entre la vitesse d'effondrement et la vitesse de génération de la mousse, l'antimousse doit pouvoir se disperser rapidement dans le liquide moussant afin d'agir rapidement sur une large gamme de liquides moussants. Pour une diffusion rapide de l'antimousse, son principe actif doit avoir une certaine affinité avec la solution moussante. Les principes actifs des antimousses sont trop proches du liquide moussant et se dissolvent ; trop rares, ils sont difficiles à disperser. Seule une bonne proximité permet une efficacité optimale.

4. Les antimousses ne réagissent pas chimiquement avec les liquides moussants. Lorsqu'ils réagissent avec ces liquides, ils perdent leur efficacité et peuvent produire des substances nocives qui nuisent à la croissance microbienne.

5. Faible volatilité et longue durée d'action. Il est essentiel de déterminer si le système nécessitant l'utilisation d'antimousses est à base d'eau ou d'huile. Dans l'industrie de la fermentation, il est conseillé d'utiliser des antimousses à base d'huile, tels que les silicones modifiés par polyéther ou à base de polyéther. L'industrie des revêtements à base d'eau utilise des antimousses à base d'eau et des antimousses à base de silicone organique. Choisissez l'antimousse, comparez la quantité ajoutée et, en fonction du prix de référence, déterminez l'antimousse le plus adapté et le plus économique.

★Facteurs affectant l'efficacité de l'utilisation d'un antimousse

1. La dispersibilité et les propriétés de surface des antimousses en solution influencent significativement les autres propriétés antimousses. Les antimousses doivent présenter un degré de dispersion approprié, et des particules trop grosses ou trop petites peuvent affecter leur activité antimoussante.

2. Compatibilité de l'antimousse dans un système moussant. Lorsque le tensioactif est complètement dissous dans une solution aqueuse, il se dépose généralement à l'interface gaz-liquide de la mousse pour la stabiliser. Lorsque le tensioactif est insoluble ou sursaturé, ses particules se dispersent dans la solution et s'accumulent sur la mousse, laquelle agit alors comme antimousse.

3. La température ambiante du système de moussage et celle du liquide moussant peuvent également affecter l'efficacité de l'antimousse. Lorsque la température du liquide moussant est relativement élevée, il est recommandé d'utiliser un antimousse spécial résistant aux hautes températures. En effet, l'utilisation d'un antimousse ordinaire réduira considérablement l'effet antimousse et désémulsionnera directement la lotion.

4. L'emballage, le stockage et le transport des antimousses doivent être effectués entre 5 et 35 °C, et leur durée de conservation est généralement de 6 mois. Ne pas placer à proximité d'une source de chaleur ni exposer au soleil. Conformément aux méthodes de stockage chimiques courantes, bien refermer le contenant après utilisation pour éviter toute détérioration.

6. Le ratio d'ajout d'antimousses à la solution initiale et à la solution diluée présente des variations, voire des écarts. En raison de la faible concentration en tensioactif, la lotion antimousse diluée est extrêmement instable et ne se délamine pas rapidement. Son efficacité antimousse est relativement faible, ce qui la rend inadaptée au stockage à long terme. Il est recommandé de l'utiliser immédiatement après dilution. La proportion d'antimousse ajoutée doit être vérifiée par des essais sur site afin d'évaluer son efficacité ; il est donc déconseillé d'en ajouter trop.

★Le dosage de l'antimousse

Il existe de nombreux types d'antimousses, et le dosage requis varie selon le type. Nous présentons ci-dessous le dosage de six types d'antimousses :

1. Antimousse à base d'alcool : lors de l'utilisation d'antimousse à base d'alcool, le dosage est généralement compris entre 0,01 et 0,10 %.

2. Antimousses à base d'huile : la quantité d'antimousses à base d'huile ajoutée est comprise entre 0,05 et 2 %, et la quantité d'antimousses à base d'esters d'acides gras ajoutée est comprise entre 0,002 et 0,2 %.

3. Antimousses amides : les antimousses amides ont un meilleur effet et la quantité ajoutée est généralement comprise entre 0,002 et 0,005 %.

4. Antimousse à base d'acide phosphorique : les antimousse à base d'acide phosphorique sont le plus souvent utilisés dans les fibres et les huiles lubrifiantes, avec une quantité ajoutée comprise entre 0,025 et 0,25 %.

5. Antimousse à base d'amine : les antimousse à base d'amine sont principalement utilisés dans le traitement des fibres, avec une quantité ajoutée de 0,02 à 2 %.

7. Antimousses à base d'éther : Les antimousses à base d'éther sont couramment utilisés dans l'impression, la teinture et le nettoyage du papier, avec un dosage typique de 0,025 à 0,25 %.