Bir Köpük Hikayesi
Saf sıvılar, düzgün yapıda köpük oluşumu sağlamazlar. Düzgün yapıda bir köpük, sıvıdan çok gaz fazına yaklaşım ile birlikte dispersiyon esnasında sıvı partiküllerin gaza geçişi ile oluşur. Viskoz sıvılarda kabarcıklar drenaj yapılarak gaz forma enjeksiyon ile gönderilebilir. Düzgün bir köpüklenme direk temas halinde bulunan yüzeye yapışmaktan çok lamella dediğimiz bölgenin arasına kabarcıkların sıkışması ile ortaya çıkar. Termodinamik olarak saf sıvıların bu davranışı sistemdeki enerjiyi olumsuz etkiler.
Sıvı sistemler bazı durumlarda ise çok daha etkin kötü bir köpük yapısı oluştururlar. Yüzey tarafından emilebilen çözünmüş kabarcıkların varlığı olarak bu tür proseslerde köpüklenmeyi açıklayabiliriz. Bu çözünmüş yapılar genellikle hem hidrofobik hem de hidrofilik yapılara sahip sistemdeki yüzey aktif maddeleri temsil etmektedir. Bu yüzey aktifler hidrofilik yapıları ile sürekli yüzeye temas etme eğilimde, hidrofobik yapıları ile de gaz faza eğilim göstermektedirler.
Yüzeyde bulunan düşük kuvvetli çekim, molekülde bulunan hidrofobik uçlarla daha da aşağıya düşmektedir. Yüzey aktif sistemde yer alan bir saf suda yüzey gerilimi 72’den 32 dynes / cm lere kadar düşüş göstermektedir. Yüzeyde bulunan yüzey aktif maddelerin positif yönlü absorpsiyon yapması durumunda çözeltiye doğru bir hareket başlar. Serbest enerjide meydana gelen artış bu şekilde transfer edilir ve enerji transferi yeterince büyük ise kalıcı bir köpük oluşumu başlar.
Bu köpüğü ortadan kaldırmak için, yüzeyde bulunan köpük yapılarını bir film tabakası gibi çevreleyen veya arayüze bağlanan ilave malzemeler kullanmak gerekmektedir. Köpüğün kontrol edilmesinin mekanizması onu yok etmek veya hapsetmek olacaktır. Lamella yüzeyinde film tabakası oluşturarak etkinlik gösterecek köpük kesicinin düşük bir yüzey gerilimine sahip olması ve köpüklenmenin orta düzeyinde çözünmüyor olması gerekmektedir. Köpük kesicilerin efektini ortaya koyan bir çok tartışma olduğu gibi birçok farklı yapıya sahip köpük kesici de vardır. Genellikle organik tabanlı köpük kesiciler, akışkan sistemler için geliştirilmiş suda çözünmeyen yağ tabanlı olup yüzey aktif maddenin yayılımını arttırıcı yapıdadırlar. Polidimetil siloksan tabanlı köpük kesiciler, hızlı köpük kesme efektlerinden, yüksek verimlilik sağlıyor olmalarından, düşük maliyet getirmelerinden ve kullanım kolaylığı açısından köpük kontrolünde ön plana çıkmaktadır. Bu silikon tabanlı yapılar renksiz, berrak olup 20 – 22 dynes/cm yüzey gerilimine sahiptirler. Silika bileşeni ile formüle edildiklerinde, tek başına veya çözünürlüğü arttırmak için geliştirilerek emülsiye edildiklerinde daha efektif bir köpük kesme sağlanmaktadır.
Etkin bir köpük kesme işlemi işin dikkate alınması gereken kriterler;
- Köpüklenmenin olduğu yüzeyden daha düşük bir yüzey gerilimi
- Köpüklenen yüzeyde çözünmeme
Köpülenen yüzeyde dispersiyon özelliğine sahip olma kimyasal proseslerde silikon tabanlı ve mineral tabanlı kullanabileceğimiz köpük kontrol ajanlarına bir göz atalım;
- Asit ve gaz yıkama sistemleri: Absorbent buharına köpük kesici ilavesi yapılması gerekmektedir. Çoğu işletmede bunun için ayrı bir besleme noktası bulunsa da alternatif olarak besleme pompasının olduğu bölgeye de köpük kesici emilimi yaptırtılabilir.
- Rafineri Prosesleri: Ham petrol işleme ve vakum ünitelerinde köpük kesiciler kullanılabilir. Köpük düşük konsantrasyonlarda ( 1 – 2 part / milyon ) özellikle yüksek viskoziteye sahip polidimetil siloksan ilavesi ile kontrol altına alınabilmektedir.
- Asfalt üretimi ve işlemesi: Ön aslfaltlama prosesinde köpük oluşumu ağır friksiyonların geri dönüşüm prosesine taşınmasına sebep olacaktır. Köpük kesici bileşen ilavesi (Örn. Latro Ar-Ge laboratuvarlarında yüksek teknoloji ile üreten Maxant serisi) sıyırıcılara veya döküm haznesine ilave edildiğinde bu problem ortadan kalkmaktadır.
- Petrokimyasal prosesler: Önceden toluene veya xylene tarafından seyreltme yapılmış köpük kesici bileşeninin sisteme ilavesi hem çözücü kaybını azaltır hem de çift besleme yapılabilmesini sağlar.
- Monomer sistemler: PVC ve sentetik lateks üretimi köpük probleminin en yoğun olduğu üretimlerdir. Bu noktada en iyi çözüm Maxant serisinde yer alan köpük kesici bileşenleri polimerizasyon ve sıyırma esnasında sisteme ilave etmektir. Latex üretiminde pH 9 ve üzerine çıkacağı ve sistem ısıtma ile yüksek sıcaklıkları göreceğinde bu noktada özel olarak stabilitesini geliştirdiğimiz köpük kesicilerle hareket etmek daha etkin bir sonuca ulaşmayı kolaylaştıracaktır.
- Klor tabanlı solvent sistemler: Polidimetil silloksan tabanlı köpük kesicilerin etkin sonuç göstermediği tek nokta bu proseslerdir. Klor bağlanmış hidrokarbon yapı içeren prosesler bunlara en güzel örnektir. Bu tür durumlarda Maxant serisinde yer alan florasilikon tabanlı köpük kesicileri seçmek daha doğru olacaktır. Bu tip yapılar genel itibari ile cellosof asetat veya metil isobutyl keton ile ön seyreltme yapılarak kullanılır.