მჟავა საღებავები, პირდაპირი საღებავები და რეაქტიული საღებავები წყალში ხსნადი საღებავებია. 2001 წელს წარმოება შესაბამისად 30,000 ტონა, 20,000 ტონა და 45,000 ტონა იყო. თუმცა, დიდი ხნის განმავლობაში, ჩემი ქვეყნის საღებავების საწარმოები უფრო მეტ ყურადღებას აქცევდნენ ახალი სტრუქტურული საღებავების შემუშავებასა და კვლევას, მაშინ როდესაც საღებავების შემდგომი დამუშავების კვლევა შედარებით სუსტი იყო. წყალში ხსნადი საღებავებისთვის ხშირად გამოყენებული სტანდარტიზაციის რეაგენტებია ნატრიუმის სულფატი (ნატრიუმის სულფატი), დექსტრინი, სახამებლის წარმოებულები, საქაროზა, შარდოვანა, ნაფტალინის ფორმალდეჰიდის სულფონატი და ა.შ. ეს სტანდარტიზაციის რეაგენტები შერეულია ორიგინალურ საღებავთან პროპორციულად, რათა მიიღონ საჭირო სიძლიერე. საქონელი, მაგრამ ისინი ვერ აკმაყოფილებენ ბეჭდვისა და საღებავების ინდუსტრიაში სხვადასხვა ბეჭდვისა და შეღებვის პროცესების საჭიროებებს. მიუხედავად იმისა, რომ ზემოთ ხსენებული საღებავის გამხსნელები შედარებით დაბალი ფასისაა, მათ აქვთ ცუდი დასველებადობა და წყალში ხსნადობა, რაც ართულებს საერთაშორისო ბაზრის საჭიროებებთან ადაპტაციას და მათი ექსპორტი მხოლოდ ორიგინალი საღებავების სახით არის შესაძლებელი. ამრიგად, წყალში ხსნადი საღებავების კომერციალიზაციისას, საღებავების დასველებადობა და წყალში ხსნადობა ის საკითხებია, რომლებიც სასწრაფოდ უნდა გადაწყდეს და შესაბამის დანამატებზე დაყრდნობა აუცილებელია.

საღებავის დასველების დამუშავება
ზოგადად, დასველება არის ზედაპირზე არსებული სითხის (უნდა იყოს აირი) სხვა სითხით ჩანაცვლება. კერძოდ, ფხვნილის ან მარცვლოვანი ზედაპირი უნდა იყოს აირის/მყარი ზედაპირი და დასველების პროცესი არის ის, როდესაც სითხე (წყალი) ცვლის ნაწილაკების ზედაპირზე არსებულ აირს. ჩანს, რომ დასველება ფიზიკური პროცესია ზედაპირზე არსებულ ნივთიერებებს შორის. საღებავის დამუშავების შემდგომ პერიოდში დასველება ხშირად მნიშვნელოვან როლს ასრულებს. ზოგადად, საღებავი გადამუშავდება მყარ მდგომარეობაში, როგორიცაა ფხვნილი ან გრანულა, რომელიც გამოყენების დროს უნდა დასველდეს. ამიტომ, საღებავის დასველების უნარი პირდაპირ გავლენას ახდენს გამოყენების ეფექტზე. მაგალითად, გახსნის პროცესის დროს საღებავის დასველება რთულია და წყალზე ტივტივა არასასურველია. საღებავის ხარისხის მოთხოვნების მუდმივი გაუმჯობესების გამო, დასველების ეფექტურობა საღებავების ხარისხის საზომი ერთ-ერთი ინდიკატორი გახდა. წყლის ზედაპირული ენერგია 20℃-ზე არის 72.75 მნ/მ², რაც მცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, ხოლო მყარი სხეულების ზედაპირული ენერგია ძირითადად უცვლელია, ზოგადად 100 მნ/მ²-ზე ნაკლები. ჩვეულებრივ, ლითონები და მათი ოქსიდები, არაორგანული მარილები და ა.შ. ადვილად სველდება. სველ მდგომარეობაში, რომელსაც მაღალი ზედაპირული ენერგია ეწოდება. მყარი ორგანული ნივთიერებებისა და პოლიმერების ზედაპირული ენერგია შედარებადია ზოგადი სითხეების ზედაპირულ ენერგიასთან, რომელსაც დაბალი ზედაპირული ენერგია ეწოდება, მაგრამ ის იცვლება მყარი ნაწილაკების ზომისა და ფორიანობის ხარისხის მიხედვით. რაც უფრო პატარაა ნაწილაკების ზომა, მით უფრო მაღალია ფორიანობის ხარისხი და რაც უფრო მაღალია ზედაპირის ენერგია, მით უფრო დიდია სუბსტრატის ზომა. ამიტომ, საღებავის ნაწილაკების ზომა უნდა იყოს პატარა. მას შემდეგ, რაც საღებავი დამუშავდება კომერციული დამუშავებით, როგორიცაა მარილით დაფქვა და სხვადასხვა გარემოში დაფქვა, საღებავის ნაწილაკების ზომა უფრო წვრილი ხდება, კრისტალურობა მცირდება და კრისტალური ფაზა იცვლება, რაც აუმჯობესებს საღებავის ზედაპირულ ენერგიას და ხელს უწყობს დასველებას.

მჟავა საღებავების ხსნადობის დამუშავება
მცირე აბაზანის თანაფარდობისა და უწყვეტი შეღებვის ტექნოლოგიის გამოყენებით, ბეჭდვისა და შეღებვის ავტომატიზაციის ხარისხი მუდმივად იხვეწება. ავტომატური შემავსებლებისა და პასტების გაჩენა და თხევადი საღებავების დანერგვა მოითხოვს მაღალი კონცენტრაციისა და მაღალი სტაბილურობის საღებავი ლიქიორებისა და საბეჭდი პასტების მომზადებას. თუმცა, საყოფაცხოვრებო საღებავ პროდუქტებში მჟავე, რეაქტიული და პირდაპირი საღებავების ხსნადობა მხოლოდ დაახლოებით 100 გ/ლ-ია, განსაკუთრებით მჟავა საღებავებისთვის. ზოგიერთი სახეობა მხოლოდ დაახლოებით 20 გ/ლ-ია. საღებავის ხსნადობა დაკავშირებულია საღებავის მოლეკულურ სტრუქტურასთან. რაც უფრო მაღალია მოლეკულური წონა და რაც უფრო ნაკლებია სულფონის მჟავა ჯგუფები, მით უფრო დაბალია ხსნადობა; წინააღმდეგ შემთხვევაში, მით უფრო მაღალია. გარდა ამისა, უაღრესად მნიშვნელოვანია საღებავების კომერციული დამუშავება, მათ შორის საღებავის კრისტალიზაციის მეთოდი, დაფქვის ხარისხი, ნაწილაკების ზომა, დანამატების დამატება და ა.შ., რაც გავლენას ახდენს საღებავის ხსნადობაზე. რაც უფრო ადვილია საღებავის იონიზაცია, მით უფრო მაღალია მისი ხსნადობა წყალში. თუმცა, ტრადიციული საღებავების კომერციალიზაცია და სტანდარტიზაცია ეფუძნება ელექტროლიტების დიდ რაოდენობას, როგორიცაა ნატრიუმის სულფატი და მარილი. წყალში Na+-ის დიდი რაოდენობა ამცირებს საღებავის წყალში ხსნადობას. ამიტომ, წყალში ხსნადი საღებავების ხსნადობის გასაუმჯობესებლად, პირველ რიგში, კომერციულ საღებავებს ელექტროლიტი არ დაუმატოთ.

დანამატები და ხსნადობა
⑴ სპირტის ნაერთი და შარდოვანას თანაგამხსნელი
რადგან წყალში ხსნადი საღებავები შეიცავს სულფონის მჟავას და კარბოქსილის მჟავას ჯგუფების გარკვეულ რაოდენობას, საღებავის ნაწილაკები ადვილად დისოცირდება წყალხსნარში და ატარებენ გარკვეული რაოდენობის უარყოფით მუხტს. როდესაც ემატება წყალბადის ბმის წარმომქმნელი ჯგუფის შემცველი თანაგამხსნელი, საღებავის იონების ზედაპირზე წარმოიქმნება ჰიდრატირებული იონების დამცავი ფენა, რომელიც ხელს უწყობს საღებავის მოლეკულების იონიზაციას და გახსნას ხსნადობის გასაუმჯობესებლად. პოლიოლები, როგორიცაა დიეთილენგლიკოლის ეთერი, თიოდიათანოლი, პოლიეთილენგლიკოლი და ა.შ., ჩვეულებრივ გამოიყენება წყალში ხსნადი საღებავების დამხმარე გამხსნელებად. რადგან მათ შეუძლიათ წყალბადის ბმის წარმოქმნა საღებავთან, საღებავის იონის ზედაპირი ქმნის ჰიდრატირებული იონების დამცავ ფენას, რაც ხელს უშლის საღებავის მოლეკულების აგრეგაციას და მოლეკულათშორის ურთიერთქმედებას და ხელს უწყობს საღებავის იონიზაციას და დისოციაციას.
⑵არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერება
საღებავში გარკვეული არაიონური ზედაპირულად აქტიური ნივთიერების დამატებამ შეიძლება შეასუსტოს საღებავის მოლეკულებსა და მოლეკულებს შორის შეკავშირების ძალა, დააჩქაროს იონიზაცია და გამოიწვიოს საღებავის მოლეკულების მიერ წყალში მიცელების წარმოქმნა, რომელსაც კარგი დისპერსიულობა აქვს. პოლარული საღებავები წარმოქმნიან მიცელებს. გამხსნელი მოლეკულები ქმნიან თავსებადობის ქსელს მოლეკულებს შორის ხსნადობის გასაუმჯობესებლად, როგორიცაა პოლიოქსიეთილენის ეთერი ან ეთერი. თუმცა, თუ თანაგამხსნელის მოლეკულას არ აქვს ძლიერი ჰიდროფობიური ჯგუფი, საღებავის მიერ წარმოქმნილ მიცელზე დისპერსიისა და ხსნადობის ეფექტი სუსტი იქნება და ხსნადობა მნიშვნელოვნად არ გაიზრდება. ამიტომ, შეეცადეთ აირჩიოთ გამხსნელები, რომლებიც შეიცავენ არომატულ რგოლებს, რომლებსაც შეუძლიათ საღებავებთან ჰიდროფობიური ბმების წარმოქმნა. მაგალითად, ალკილფენოლ პოლიოქსიეთილენის ეთერი, პოლიოქსიეთილენის სორბიტანის ეთერის ემულგატორი და სხვა, როგორიცაა პოლიალკილფენილფენოლ პოლიოქსიეთილენის ეთერი.
⑶ ლიგნოსულფონატის დისპერსანტი
დისპერსანტი დიდ გავლენას ახდენს საღებავის ხსნადობაზე. საღებავის სტრუქტურის მიხედვით კარგი დისპერსანტის შერჩევა მნიშვნელოვნად შეუწყობს ხელს საღებავის ხსნადობის გაუმჯობესებას. წყალში ხსნად საღებავებში ის გარკვეულ როლს ასრულებს საღებავის მოლეკულებს შორის ურთიერთადსორბციის (ვან დერ ვაალის ძალა) და აგრეგაციის თავიდან აცილებაში. ლიგნოსულფონატი ყველაზე ეფექტური დისპერსანტია და ამ საკითხზე კვლევები ჩინეთში მიმდინარეობს.
დისპერსიული საღებავების მოლეკულური სტრუქტურა არ შეიცავს ძლიერ ჰიდროფილურ ჯგუფებს, არამედ მხოლოდ სუსტად პოლარულ ჯგუფებს, ამიტომ მას მხოლოდ სუსტი ჰიდროფილურობა ახასიათებს და ფაქტობრივი ხსნადობა ძალიან მცირეა. დისპერსიული საღებავების უმეტესობა წყალში იხსნება მხოლოდ 25℃ ტემპერატურაზე. 1~10 მგ/ლ.
დისპერსიული საღებავების ხსნადობა დაკავშირებულია შემდეგ ფაქტორებთან:
მოლეკულური სტრუქტურა
„დისპერსიული საღებავების წყალში ხსნადობა იზრდება საღებავის მოლეკულის ჰიდროფობიური ნაწილის შემცირებასთან და ჰიდროფილური ნაწილის (პოლარული ჯგუფების ხარისხისა და რაოდენობის) ზრდასთან ერთად. ანუ, შედარებით მცირე ფარდობითი მოლეკულური მასის და უფრო სუსტი პოლარული ჯგუფების, როგორიცაა -OH და -NH2, მქონე საღებავების ხსნადობა უფრო მაღალი იქნება. უფრო დიდი ფარდობითი მოლეკულური მასის და ნაკლები სუსტად პოლარული ჯგუფების მქონე საღებავებს შედარებით დაბალი ხსნადობა აქვთ. მაგალითად, დისპერსიული წითელი (I), მისი M=321, ხსნადობა 25℃-ზე 0.1 მგ/ლ-ზე ნაკლებია, ხოლო ხსნადობა 80℃-ზე 1.2 მგ/ლ-ია. დისპერსიული წითელი (II), M=352, ხსნადობა 25℃-ზე 7.1 მგ/ლ-ია, ხოლო ხსნადობა 80℃-ზე 240 მგ/ლ-ია.“
გამაფანტველი
ფხვნილისებრ დისპერსიულ საღებავებში სუფთა საღებავების შემცველობა, როგორც წესი, 40%-დან 60%-მდეა, დანარჩენი კი დისპერსანტებს, მტვრისგან დამცავ აგენტებს, ნატრიუმის სულფატს და ა.შ. წარმოადგენს. მათ შორის დისპერსანტი უფრო დიდ წილს.
დისპერსანტს (დიფუზიის აგენტს) შეუძლია საღებავის წვრილი კრისტალური მარცვლები ჰიდროფილურ კოლოიდურ ნაწილაკებად დაფაროს და სტაბილურად გაფანტოს წყალში. კრიტიკული მიცელის კონცენტრაციის გადაჭარბების შემდეგ, ასევე წარმოიქმნება მიცელები, რომლებიც შეამცირებენ საღებავის წვრილი კრისტალური მარცვლების ნაწილს. მიცელებში გახსნისას ხდება ე.წ. „ხსნადობის“ ფენომენი, რაც ზრდის საღებავის ხსნადობას. უფრო მეტიც, რაც უფრო უკეთესია დისპერსანტის ხარისხი და რაც უფრო მაღალია კონცენტრაცია, მით უფრო დიდია ხსნადობისა და ხსნადობის ეფექტი.
უნდა აღინიშნოს, რომ დისპერსანტის ხსნადობის ეფექტი სხვადასხვა სტრუქტურის დისპერსულ საღებავებზე განსხვავებულია და სხვაობა ძალიან დიდია; დისპერსანტის ხსნადობის ეფექტი დისპერსულ საღებავებზე მცირდება წყლის ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც ზუსტად იგივეა, რაც წყლის ტემპერატურის ეფექტი დისპერსულ საღებავებზე. ხსნადობის ეფექტი საპირისპიროა.
დისპერსიული საღებავისა და დისპერსანტის ჰიდროფობიური კრისტალური ნაწილაკებისა და ჰიდროფილური კოლოიდური ნაწილაკების წარმოქმნის შემდეგ, მისი დისპერსიული სტაბილურობა მნიშვნელოვნად გაუმჯობესდება. გარდა ამისა, საღებავის ეს კოლოიდური ნაწილაკები შეღებვის პროცესში საღებავების „მიწოდების“ როლს ასრულებენ. რადგან გახსნილი მდგომარეობაში მყოფი საღებავის მოლეკულების ბოჭკოს მიერ შეწოვის შემდეგ, კოლოიდურ ნაწილაკებში „შენახული“ საღებავი დროულად გამოიყოფა საღებავის გახსნის ბალანსის შესანარჩუნებლად.
დისპერსიული საღებავის მდგომარეობა დისპერსიაში
1-დისპერსანტის მოლეკულა
2-საღებავი კრისტალიტი (ხსნადობა)
3-დისპერსანტი მიცელა
4-საღებავი ერთჯერადი მოლეკულა (გახსნილი)
5-საღებავი მარცვლეული
6-დისპერსიული ლიპოფილური ფუძე
7-დისპერსიული ჰიდროფილური ფუძე
8-ნატრიუმის იონი (Na+)
საღებავი კრისტალიტების 9-აგრეგატები
თუმცა, თუ საღებავსა და დისპერსანტს შორის „შეკრულობა“ ძალიან დიდია, საღებავის ერთი მოლეკულის „მიწოდება“ ჩამორჩება ან „მიწოდება აჭარბებს მოთხოვნას“ ფენომენი განხორციელდება. შესაბამისად, ეს პირდაპირ შეამცირებს შეღებვის სიჩქარეს და დააბალანსებს შეღებვის პროცენტულ მაჩვენებელს, რაც გამოიწვევს შენელებულ შეღებვას და ღია ფერს.
ჩანს, რომ დისპერსანტების შერჩევისა და გამოყენებისას გასათვალისწინებელია არა მხოლოდ საღებავის დისპერსიული სტაბილურობა, არამედ საღებავის ფერზე მისი გავლენაც.
(3) საღებავი ხსნარის ტემპერატურა
დისპერსიული საღებავების წყალში ხსნადობა იზრდება წყლის ტემპერატურის მატებასთან ერთად. მაგალითად, დისპერსიული ყვითელის ხსნადობა 80°C წყალში 18-ჯერ მეტია, ვიდრე 25°C-ზე. დისპერსიული წითელის ხსნადობა 80°C წყალში 33-ჯერ მეტია, ვიდრე 25°C-ზე. დისპერსიული ლურჯის ხსნადობა 80°C წყალში 37-ჯერ მეტია, ვიდრე 25°C-ზე. თუ წყლის ტემპერატურა 100°C-ს გადააჭარბებს, დისპერსიული საღებავების ხსნადობა კიდევ უფრო გაიზრდება.
განსაკუთრებული შეხსენებაა: დისპერსიული საღებავების ეს გახსნის თვისება პრაქტიკულ გამოყენებას ფარულ საფრთხეებს შეუქმნის. მაგალითად, როდესაც საღებავი სითხე არათანაბრად თბება, მაღალი ტემპერატურის მქონე საღებავი სითხე დაბალი ტემპერატურისკენ მიედინება. წყლის ტემპერატურის კლებასთან ერთად, საღებავი სითხე ზეგაჯერდება და გახსნილი საღებავი დაილექება, რაც იწვევს საღებავის კრისტალური მარცვლების ზრდას და ხსნადობის შემცირებას, რაც იწვევს საღებავის შეწოვის შემცირებას.
(ოთხი) საღებავის კრისტალური ფორმა
ზოგიერთ დისპერსიულ საღებავს ახასიათებს „იზომორფიზმის“ ფენომენი. ეს ნიშნავს, რომ ერთი და იგივე დისპერსიული საღებავი, წარმოების პროცესში განსხვავებული დისპერსიული ტექნოლოგიის გამო, წარმოქმნის რამდენიმე კრისტალურ ფორმას, როგორიცაა ნემსები, ღეროები, ფანტელები, გრანულები და ბლოკები. გამოყენების პროცესში, განსაკუთრებით 130°C-ზე შეღებვისას, უფრო არასტაბილური კრისტალური ფორმა იცვლება უფრო სტაბილურ კრისტალურ ფორმაში.
აღსანიშნავია, რომ უფრო სტაბილურ კრისტალურ ფორმას უფრო მეტი ხსნადობა აქვს, ხოლო ნაკლებად სტაბილურს - შედარებით ნაკლები. ეს პირდაპირ გავლენას ახდენს საღებავის შთანთქმის სიჩქარესა და პროცენტულ მაჩვენებელზე.
(5) ნაწილაკების ზომა
ზოგადად, მცირე ნაწილაკების შემცველ საღებავებს აქვთ მაღალი ხსნადობა და კარგი დისპერსიული სტაბილურობა. დიდი ნაწილაკების შემცველ საღებავებს აქვთ დაბალი ხსნადობა და შედარებით ცუდი დისპერსიული სტაბილურობა.
ამჟამად, შიდა დისპერსიული საღებავების ნაწილაკების ზომა, როგორც წესი, 0.5~2.0 μm-ია (შენიშვნა: დიპლომატიური შეღებვის ნაწილაკების ზომას 0.5~1.0 μm სჭირდება).