Surfaktanty (skrót od "tensioactive substances") to związki chemiczne, które zmniejszają napięcie powierzchniowe cieczy, zwłaszcza wody. Umożliwiają mieszanie substancji hydrofilowych (lubiących wodę) i hydrofobowych (hydrofobowych), co czyni je niezbędnymi składnikami środków czyszczących, emulgatorów i środków przeciwpieniących. Ze względu na te właściwości środki powierzchniowo czynne odgrywają decydującą rolę w różnych gałęziach przemysłu, na przykład w przemyśle spożywczym, tekstylnym, metalurgicznym i chemicznym.
Jednak środki powierzchniowo czynne są często niepożądanymi składnikami w technologii wody i ścieków, ponieważ mogą prowadzić do problemów z pienieniem, toksycznego wpływu na organizmy i znacznych trudności w oczyszczaniu ścieków. Dlatego też niezbędne jest dogłębne zrozumienie ich właściwości, skutków i procesów usuwania ich z wody.
Spis treści
Struktura chemiczna i właściwości środków powierzchniowo czynnych
Środki powierzchniowo czynne mają strukturę amfifilową, tj. składają się z:
Hydrofilowa głowica:
- Ta część jest rozpuszczalna w wodzie i może składać się na przykład z jonów (anionowych lub kationowych) lub grup obojętnych.
Hydrofobowy ogon:
- Ta część jest hydrofobowa i zwykle składa się z łańcucha węglowodorowego, który dobrze rozpuszcza się w tłuszczach i olejach.
Ze względu na tę strukturę środki powierzchniowo czynne działają na styku wody i oleju (lub powietrza) i zmniejszają napięcie powierzchniowe wody. Pozwalają tłuszczom i cząsteczkom brudu rozpuszczać się w wodzie, dlatego są wykorzystywane w wielu procesach przemysłowych.
Klasyfikacja środków powierzchniowo czynnych
Środki powierzchniowo czynne dzieli się na cztery główne grupy w zależności od ładunku ich części hydrofilowej:
Anionowe środki powierzchniowo czynne:
- Część hydrofilowa ma ładunek ujemny.
- Najpopularniejsi przedstawiciele: Mydła, alkilobenzenosulfoniany (ABS).
- Zastosowanie: Przemysłowe środki czyszczące, emulgatory w obróbce metali.
- Wada: Anionowe środki powierzchniowo czynne mają tendencję do pienienia się i często są trudne do biodegradacji.
Kationowe środki powierzchniowo czynne:
- Część hydrofilowa ma ładunek dodatni.
- Wspólni przedstawiciele: Czwartorzędowe związki amoniowe.
- Zastosowanie: Środek dezynfekujący, ochrona antykorozyjna w obiegach wody chłodzącej.
- Wada: Toksyczny dla organizmów wodnych, trudny do degradacji.
Niejonowe środki powierzchniowo czynne:
- Nie zawierają ładunku w części hydrofilowej.
- Często występujący przedstawiciele: Etoksylaty alkoholi tłuszczowych (FAE).
- Zastosowanie: Defoamer w technologii wodnej, środek czyszczący.
- Zalety: Niska pienistość, wysoka biodegradowalność.
Amfoteryczne środki powierzchniowo czynne:
- Te środki powierzchniowo czynne zawierają zarówno ładunki dodatnie, jak i ujemne i zmieniają swój ładunek w zależności od wartości pH.
- Zastosowanie: Specjalne przemysłowe środki czyszczące i procesy wrażliwe biologicznie.
Pochodzenie i wprowadzanie środków powierzchniowo czynnych do wody
Środki powierzchniowo czynne trafiają do oczyszczalni ścieków przemysłowych i środowiska na różne sposoby:
Zastosowania przemysłowe:
- Procesy czyszczenia w przemyśle spożywczym.
- Procesy odtłuszczania i emulsji w obróbce metali.
- Procesy prania i barwienia w przemyśle tekstylnym.
- Stosowane w przemyśle chemicznym jako emulgatory, środki zwilżające lub dyspergatory.
Przemysł naftowy i petrochemiczny:
- Surfaktanty są stosowane jako emulgatory i środki zwilżające w procesie odzyskiwania ropy naftowej (Enhanced Oil Recovery, EOR).
Przemysł papierniczy i celulozowy:
- Zastosowanie środków powierzchniowo czynnych do obróbki powierzchni i w preparatach przeciwpieniących.
Obróbka powierzchni:
- Ścieki zawierające środki powierzchniowo czynne są wytwarzane w galwanizerniach lub lakierniach w procesie odtłuszczania i płukania.
Wpływ środków powierzchniowo czynnych na ścieki
Surfaktanty stanowią poważne wyzwanie dla technologii wodnej:
Tworzenie się piany:
- Anionowe środki powierzchniowo czynne często powodują stabilne pienienie w oczyszczalniach ścieków lub wodach powierzchniowych. Może to hamować pobieranie tlenu i zakłócać procesy biologiczne.
Toksyczność:
- W szczególności kationowe środki powierzchniowo czyn ne są toksyczne dla organizmów wodnych nawet w niskich stężeniach. Uszkadzają błony komórkowe i mają negatywny wpływ na ekosystem.
Bioakumulacja:
- Środki powierzchniowo czynne mogą kumulować się w środowisku i organizmach żywych, powodując długotrwałe skutki.
Zakłócenie procesów oczyszczania ścieków:
- Środki powierzchniowo czynne utrudniają procesy flokulacji, zmniejszają wydajność systemów filtracji i zakłócają procesy degradacji biologicznej. procesy degradacji biologicznej w oczyszczalniach ścieków.
Usuwanie środków powierzchniowo czynnych w oczyszczaniu ścieków
Do usuwania środków powierzchniowo czynnych ze ścieków przemysłowych stosuje się różne procesy:
1. oczyszczanie biologiczne
- W procesie osadu czynnego wiele środków powierzchniowo czynnych jest rozkładanych przez mikroorganizmy tlenowe. Niejonowe środki powierzchniowo czynne są najbardziej biodegradowalne.
2. wytrącanie i flokulacja
- Anionowe środki powierzchniowo czynne mogą być wiązane przez dodanie środków strącających, takich jak sole glinu lub żelaza(III) w systemach CP i usuwane ze ścieków przez flokulację.
3. adsorpcja na węglu aktywnym
- Trudne do biodegradacji środki powierzchniowo czynne można zastąpić granulowanym węglem aktywnym (GAK) mogą być adsorbowane. Proces ten jest skuteczny w usuwaniu pozostałości substancji.
4. proces membranowy
- Odwrócona osmoza i nanofiltracja umożliwiają fizyczne oddzielenie cząsteczek środków powierzchniowo czynnych od ścieków.
Wnioski
Surfaktanty są niezbędnymi składnikami wielu procesów przemysłowych, ale jednocześnie stanowią poważne wyzwanie w oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Ze względu na swoją amfifilową strukturę są trudne do usunięcia i mogą zakłócać procesy biologiczne oraz mieć toksyczny wpływ na ekosystemy wodne.
Poprzez ukierunkowane procesy biologiczne, wytrącanie i flokulacja, adsorpcja węgla aktywnego lub procesy membranowe mogą być stosowane do skutecznej eliminacji środków powierzchniowo czynnych ze ścieków. Dla firm przemysłowych kluczowe znaczenie ma oczyszczanie ścieków zawierających środki powierzchniowo czynne na wczesnym etapie, aby zachować zgodność z ograniczeniami prawnymi i zminimalizować szkody dla środowiska.
Odpowiedzialne stosowanie środków powierzchniowo czynnych i stosowanie biodegradowalnych alternatyw również w istotny sposób przyczynia się do zrównoważonego rozwoju i ochrony naszych zasobów wodnych.
Aby uzyskać więcej informacji na temat naszych produktów, prosimy skontaktować się z nami w dowolnym momencie!
