Oppervlakteactieve stoffen ( afkorting van "tensioactieve stoffen") zijn chemische verbindingen die de oppervlaktespanning van vloeistoffen, vooral water, verlagen. Ze maken het mengen van hydrofiele (waterminnende) en hydrofobe (waterafstotende) stoffen mogelijk, waardoor ze onmisbare componenten zijn in reinigingsmiddelen, emulgatoren en antischuimmiddelen. Door deze eigenschappen spelen oppervlakteactieve stoffen een doorslaggevende rol in verschillende industrieën, bijvoorbeeld in de voedingsmiddelenindustrie, textielverwerking, metaalverwerking en de chemische industrie.
Oppervlakteactieve stoffen zijn echter vaak ongewenste componenten in de water- en afvalwatertechnologie, omdat ze kunnen leiden tot schuimproblemen, toxische effecten op organismen en aanzienlijke problemen bij de behandeling van afvalwater. Daarom is een grondig begrip van hun eigenschappen, effecten en de processen om ze uit water te verwijderen essentieel.
Inhoudsopgave
Chemische structuur en eigenschappen van oppervlakteactieve stoffen
Oppervlakteactieve stoffen hebben een amfifiele structuur, dat wil zeggen dat ze bestaan uit:
Hydrofiel hoofd:
- Dit deel is oplosbaar in water en kan bijvoorbeeld bestaan uit ionen (anionisch of kationisch) of neutrale groepen.
Hydrofobe staart:
- Dit deel is waterafstotend en bestaat meestal uit een koolwaterstofketen die goed oplost in vetten en oliën.
Door deze structuur werken oppervlakteactieve stoffen op het grensvlak tussen water en olie (of lucht) en verminderen ze de oppervlaktespanning van het water. Ze zorgen ervoor dat vetten en vuildeeltjes oplossen in water en daarom worden ze gebruikt in tal van industriële processen.
Classificatie van oppervlakteactieve stoffen
Oppervlakteactieve stoffen worden in vier hoofdgroepen ingedeeld, afhankelijk van de lading van hun hydrofiele deel:
Anionogene oppervlakteactieve stoffen:
- Het hydrofiele deel heeft een negatieve lading.
- Meest voorkomende vertegenwoordigers: Zeep, alkylbenzeensulfonaten (ABS).
- Toepassing: Industriële reinigingsmiddelen, emulgatoren in de metaalverwerking.
- Nadeel: Anionogene oppervlakteactieve stoffen hebben de neiging om te gaan schuimen en zijn vaak moeilijk biologisch afbreekbaar.
Kationogene oppervlakteactieve stoffen:
- Het hydrofiele deel heeft een positieve lading.
- Gebruikelijke vertegenwoordigers: Quaternaire ammoniumverbindingen.
- Toepassing: Ontsmettingsmiddel, corrosiebescherming in koelwatercircuits.
- Nadeel: Giftig voor waterorganismen, moeilijk afbreekbaar.
Niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen:
- Ze bevatten geen lading in het hydrofiele gedeelte.
- Veelvoorkomende vertegenwoordigers: Vetzure alcohol ethoxylaten (FAE).
- Toepassing: Ontschuimer in watertechnologie, reinigingsmiddel.
- Voordeel: laag schuimend, zeer biologisch afbreekbaar.
Amfotere oppervlakteactieve stoffen:
- Deze oppervlakteactieve stoffen bevatten zowel positieve als negatieve ladingen en veranderen hun lading afhankelijk van de pH-waarde.
- Toepassing: Speciale industriële reinigingsmiddelen en biologisch gevoelige processen.
Oorsprong en inbreng van oppervlakteactieve stoffen in het water
Oppervlakteactieve stoffen vinden op verschillende manieren hun weg naar industriële afvalwaterzuivering en het milieu:
Industriële toepassingen:
- Reinigingsprocessen in de voedingsmiddelen- en drankenindustrie.
- Ontvetten en emulsieprocessen in metaalbewerking.
- Was- en verfprocessen in de textielindustrie.
- Gebruikt in de chemische industrie als emulgator, bevochtiger of dispergeermiddel.
Olie- en petrochemische industrie:
- Oppervlakteactieve stoffen worden gebruikt als emulgatoren en bevochtigingsmiddelen bij oliewinning (Enhanced Oil Recovery, EOR).
Papier- en pulpindustrie:
- Gebruik van oppervlakteactieve stoffen voor oppervlaktebehandeling en in antischuimformules.
Oppervlaktebehandeling:
- Afvalwater dat oppervlakteactieve stoffen bevat, wordt geproduceerd in galvaniseerbedrijven of lakbedrijven door ontvetten en spoelen.
Effecten van oppervlakteactieve stoffen in afvalwater
Oppervlakteactieve stoffen vormen een aanzienlijke uitdaging voor watertechnologie:
Schuimvorming:
- Anionogene oppervlakteactieve stoffen veroorzaken vaak stabiele schuimvorming in rioolwaterzuiveringsinstallaties of oppervlaktewateren. Dit kan de zuurstofopname remmen en biologische processen verstoren.
Toxiciteit:
- Vooral kationogene oppervlakteactieve stoffen zijn giftig voor waterorganismen, zelfs in lage concentraties. Ze beschadigen de celmembranen en hebben een negatieve invloed op het ecosysteem.
Bioaccumulatie:
- Oppervlakteactieve stoffen kunnen zich ophopen in het milieu en in levende organismen en langetermijneffecten hebben.
Verstoring van afvalwaterzuiveringsprocessen:
- Oppervlakteactieve stoffen belemmeren flocculatieprocessen, verminderen de efficiëntie van filtratiesystemen en verstoren biologische afbraakprocessen. biologische afbraakprocessen in rioolwaterzuiveringsinstallaties.
Verwijdering van oppervlakteactieve stoffen in afvalwaterbehandeling
Er worden verschillende processen gebruikt om oppervlakteactieve stoffen uit industrieel afvalwater te verwijderen:
1. biologische behandeling
- In het actief slibproces worden veel oppervlakteactieve stoffen afgebroken door aerobe micro-organismen. Niet-ionogene oppervlakteactieve stoffen zijn het meest biologisch afbreekbaar.
2. neerslag en uitvlokking
- Anionogene oppervlakteactieve stoffen kunnen worden gebonden door de toevoeging van precipitanten zoals aluminium- of ijzer(III)zouten in CP-systemen en uit het afvalwater worden verwijderd door flocculatie.
3. adsorptie op actieve kool
- Oppervlakteactieve stoffen die moeilijk biologisch afbreekbaar zijn, kunnen worden vervangen door gegranuleerde actieve kool (GAK) kunnen worden geadsorbeerd. Dit proces is effectief voor het verwijderen van reststoffen.
4. membraanproces
- Omgekeerde osmose en nanofiltratie maken de fysieke scheiding van oppervlakteactieve moleculen uit afvalwater mogelijk.
Conclusie
Oppervlakteactieve stoffen zijn onmisbare componenten van veel industriële processen, maar vormen tegelijkertijd een grote uitdaging bij de behandeling van industrieel afvalwater. Door hun amfifiele structuur zijn ze moeilijk te verwijderen en kunnen ze biologische processen verstoren en toxische effecten hebben op aquatische ecosystemen.
Door gerichte biologische processen, neerslag en vlokvorming, adsorptie van actieve kool of membraanprocessen kunnen worden gebruikt om oppervlakteactieve stoffen effectief te verwijderen uit afvalwater. Voor industriële bedrijven is het van cruciaal belang om afvalwater dat oppervlakteactieve stoffen bevat in een vroeg stadium te behandelen om te voldoen aan wettelijke limieten en om milieuschade te minimaliseren.
Verantwoord gebruik van oppervlakteactieve stoffen en het gebruik van biologisch afbreekbare alternatieven leveren ook een belangrijke bijdrage aan duurzaamheid en de bescherming van onze waterbronnen.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
