Środki dyspergujące to mieszaniny rozpuszczalników, środków powierzchniowo czynnych i innych dodatków, które są nakładane na plamy oleju w celu zmniejszenia napięcia międzyfazowego olej-woda. Napięcie międzyfazowe to zmiana energii swobodnej, która jest związana ze zmianą obszaru kontaktu na granicy faz między dwiema niemieszającymi się fazami np.
-
Ciało stałe-ciecz,
-
ciecz-ciecz,
-
ciecz-gaz.
Do opisania tego zjawiska używa się również terminu napięcie powierzchniowe. Chociaż te dwa terminy są często używane zamiennie, napięcie międzyfazowe jest uważane za bardziej ogólny termin, który można zastosować do opisania swobodnej energii na granicy między dowolnymi dwiema fazami, podczas gdy napięcie powierzchniowe dotyczy szczególnie tych przypadków, w których jeden z fazy to gaz.
Zmniejszenie napięcia międzyfazowego między olejem a wodą przez dodanie środka dyspergującego sprzyja tworzeniu się większej liczby małych kropelek oleju, gdy fale powierzchniowe porywają olej do słupa wody. Te małe zanurzone krople oleju są następnie przenoszone przez prądy podpowierzchniowe i inne naturalne procesy usuwania, takie jak rozpuszczanie, ulatnianie się z powierzchni wody, biodegradacja i sedymentacja wynikająca z interakcji z zawieszonym materiałem cząsteczkowym.
Dyspergenty komercyjne
Typowy dostępny w handlu dyspergent to mieszanina trzech rodzajów chemikaliów:
-
rozpuszczalników,
-
dodatków,
-
środków powierzchniowo czynnych.
Rozpuszczalniki dodaje się przede wszystkim w celu ułatwienia rozpuszczania środków powierzchniowo czynnych i dodatków do jednorodnej mieszaniny dyspergatorów. Oprócz utrzymywania środków powierzchniowo czynnych w roztworze, rozpuszczalniki te zmniejszają lepkość produktu i wpływają na rozpuszczalność środka dyspergującego w oleju.
Rozpuszczalniki określają również, w jakim stopniu dyspergator można wstępnie zmieszać z wodą w niektórych zastosowaniach do rozpylania. Ponieważ wodne systemy rozpuszczalników zamarzają w dyszach natryskowych w temperaturach otoczenia poniżej 0 ° C, ich użyteczność jest często ograniczona w środowisku arktycznym lub subarktycznym. Dodatki mogą być obecne w wielu celach, takich jak polepszenie rozpuszczania się środków powierzchniowo czynnych w plamie oleju i zwiększenie długoterminowej stabilności preparatu dyspergującego.
Środki powierzchniowo czynne to związki zawierające zarówno grupy kompatybilne z olejem (tj. Lipofilowe lub hydrofobowe), jak i kompatybilne z wodą (tj. Hydrofilowe). Z powodu tej amfifatycznej natury (tj. Przeciwstawnych tendencji rozpuszczalności), cząsteczki środka powierzchniowo czynnego będą znajdować się na granicy faz olej-woda.
Środek powierzchniowo czynny zmniejsza napięcie międzyfazowe olej-woda poprzez orientację z grupami hydrofilowymi oddziałującymi z fazą wodną i grupami hydrofobowymi oddziałującymi z olejem. Zmniejszenie napięcia międzyfazowego olej-woda ułatwia tworzenie dużej liczby małych kropelek oleju, które mogą zostać wciągnięte do słupa wody.
Komercyjne formulacje nowoczesnych chemicznych środków dyspergujących zazwyczaj składają się z dwóch lub więcej cząsteczek środka powierzchniowo czynnego, które mają różną rozpuszczalność zarówno w wodzie, jak i w oleju.