De evolutie van ontvetten op waterbasis

22-07-2019

Ontvetten door middel van ultrasoon reinigen is continu in ontwikkeling. In dit artikel leggen we graag uit welke scheikundige principes de grondslag vormen voor onze reinigingsmethodes

Ontvetten met natriumhydroxide

Ontvetten op waterbasis gebeurt traditioneel door het gebruik van een alkalische natriumhydroxide-oplossing. Deze methode noemt men wel 'chemisch ontvetten door verzeping'. Bij deze methode wordt onoplosbaar vet omgezet in oplosbaar zeep. Dit werkt als volgt: vettige substanties van natuurlijke oorsprong (triglyceriden) zijn niet oplosbaar in water. In een chemische reactie met de natriumhydroxide worden de triglyceriden omgezet in glycerol en zeep (zout van de vetzuren). Deze zeep zorgt ervoor dat kleine oliedruppeltjes blijven zweven in het water. Dit doordat de apolaire staart van het zeepmolecuul in het vetdeeltje binnendringt terwijl de polaire kop in contact blijft met het water. Zo’n oliedruppeltje dat omgeven door zeep in water zweeft wordt een micel genoemd. Deze micellen maken de vervuiling wateroplosbaar, waardoor spoelen volstaat om de opgeloste vetten te verwijderen.

Voordelen van verzeping:

  • De ontvetting verbetert, doordat de vorming van zeep toeneemt naarmate de vloeistof meer gebruikt wordt;
  • De vloeistofactiviteit is gemakkelijk te controleren, door met zuur-base titratie de alkalische reserve te bepalen.

Nadelen van verzeping:

  • Er zijn specifieke persoonlijke beschermingsmiddelen nodig om veilig met natriumhydroxide te werken;
  • Veel materialen zijn niet compatibel met een sterk alkalische omgeving, bijvoorbeeld:
    • Koper of aluminiumlegeringen;
    • Minerale substraten zoals in de optische precisiesector gebruikt;
    • Bepaalde polymeren die gebruikt worden in de oogheelkunde.
  • Werkt niet op vervuiling van een niet-polaire aard, omdat deze niet mengbaar is met water. Hierbij valt te denken aan vettige petroleumderivaten, dit zijn koolstof- en waterstofverbindingen die niet reageren in een sterk alkalische omgeving.

Vanwege bovenstaande nadelen kiezen we vandaag de dag vaak niet voor het oplossen van de olie, maar voor het losmaken van de olielaag. We maken hiervoor gebruik van de werking van oppervlakte-actieve stoffen.

Tekening water en vet
Een micel: een oliedruppeltje dat omgeven door zeep in water zweeft.

Ontvetten met oppervlakte-actieve stoffen

Een oppervlakte-actieve stof (ook wel tenside of surfactant genoemd) is een amfifiele stof bestaande uit twee delen:

  1. Een hydrofobe lineaire structuur gebaseerd op koolstof en waterstof, meestal een lange koolwaterstofketen (staartdeel), verwant aan apolaire vetten;
  2. Een hydrofiel functioneel kopdeel, aangetrokken door polaire moleculen zoals water.

Het verwijderen van vetten door oppervlakte-actieve stoffen gaat als volgt: wanneer surfactanten aan water worden toegevoegd zullen deze zich in eerste instantie verdelen over het vloeistof/lucht-grensvlak en het vloeistof/werkstukgrensvlak. Wanneer de concentratie van surfactanten voldoende hoog is wordt de kritische micelconcentratie bereikt. Bij dit verschijnsel vormen zich aggregaten doordat de hydrofobe staartdelen bij elkaar gaan zitten (micellen) en ontstaat adsorptie aan het grensvlak van het werkstuk en de reinigingsvloeistof. Hierdoor wordt het vet verdrongen van het werkstuk. Het apolaire deel van de oppervlakteactieve moleculen richt zich naar de olie, het polaire deel naar het water van de reinigingsvloeistof. Zo worden de oliedruppeltjes als het ware “gevangen” in micellen zodat ze zich niet opnieuw op het werkstuk kunnen afzetten.

MIcel in een tank

Ontvetten in de praktijk

Bij ontvetten en reinigen in het algemeen, spelen verschillende chemische en fysische fenomenen een rol. De toevoeging van een mechanische actie (zoals borstelen, sproeien of ultrasoon effect) draagt bij aan het reinigingsresultaat. Zoals bij elke chemische reactie hangt de snelheid af van de temperatuur waarbij de reactie plaatsvindt.

De chemische basis van oppervlakte-actieve stoffen is erg divers. Er zijn veel verschillende types op de markt. De keuze voor een bepaald type tenside bij de samenstelling van een reinigingsmiddel wordt bepaald door:

  • Het materiaal van het werkstuk;
  • De aard van de vervuiling;
  • De mechanische actie die toegepast wordt bij de reiniging;
  • En ook de gewenste graad van ontvetting speelt een rol.

Daarnaast valt er nog te denken aan een voorreiniging met een olie-afscheidend detergent zodat de olie verwijderd kan worden met skimming. Of precisiereiniging met een detergent dat de olie emulgeert.

Klantspecifiek advies

Bent u voornemens ultrasoon te gaan reinigen, onze vertegenwoordiger gaat graag met u in gesprek om tot de meest rendabele en efficiënte reinigingsoplossing te komen. Kemet Europe biedt hiervoor immer een totaalpakket, bestaande uit reinigingsmachine, -middel en een procesvoorstel dat indien gewenst vooraf getest en toegelicht wordt.

Neem voor meer informatie contact met ons op!