รายงานอิทธิพลของสารลดแรงตึงผิวต่อออกซิเจนที่ละลายในน้ำ

2020-05-12 00:25:42

สารลดแรงตึงผิวกลุ่มไฮโดรคาร์บอนที่ชอบน้ำ (oleophobic) โดยทั่วไปจะใช้ในผลิตภัณฑ์ทางน้ำ เมื่อโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวเข้าสู่สารละลายที่เป็นน้ำ กลุ่มที่ชอบน้ำมันของสารลดแรงตึงผิวมีแนวโน้มที่จะหลุดออกจากเฟสที่เป็นน้ำเพื่อลดการสัมผัสกับน้ำให้มากที่สุด อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการมีอยู่ของกลุ่มที่ชอบน้ำในโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิว จึงไม่สามารถหลุดออกจากสถานะน้ำได้อย่างสมบูรณ์ ผลลัพธ์ของความสมดุลคือโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวในสารละลายนั้นถูกเสริมสมรรถนะบนพื้นผิว กล่าวคือ กลุ่มไลโปฟิลิกนั้นหันไปทางอากาศ และกลุ่มที่ชอบน้ำจะถูกแทรกเข้าไปในเฟสของน้ำ ดังนั้นส่วนต่อประสานที่เกิดจากน้ำและอากาศดั้งเดิมจะค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยส่วนต่อประสานที่เกิดจากกลุ่มไลโปฟิลิกและอากาศของสารลดแรงตึงผิว แรงตึงผิวของน้ำจะลดลง และอากาศมีแนวโน้มที่จะเข้าสู่แหล่งน้ำมากขึ้น      

ความหนาแน่นของน้ำผิวดินต่ำกว่าน้ำด้านล่าง เนื่องจากไมเซลล์ไม่สามารถเกิดขึ้นได้เนื่องจากมีความเข้มข้นต่ำ ภายใต้การกระจายตัวของสารลดแรงตึงผิว น้ำด้านบนและด้านล่างจะไหลเวียนเพื่อนำอากาศลงสู่ด้านล่างของสระ      

โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเวลากลางวัน ปริมาณออกซิเจนในชั้นน้ำที่อยู่เหนือความลึกของการชดเชยของแหล่งน้ำสำหรับการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำมีความอิ่มตัวสูงเนื่องจากการสังเคราะห์ด้วยแสงของแพลงก์ตอนพืช ในขณะที่ปริมาณออกซิเจนในชั้นน้ำที่ต่ำกว่าความเข้มข้นของการชดเชย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในชั้นน้ำด้านล่างนั้นต่ำเกินไปหรือแม้กระทั่งแบบไม่ใช้ออกซิเจนเนื่องจากการใช้ออกซิเจนของการหายใจทางชีวภาพ การเกิดออกซิเดชันของสารอินทรีย์ ฯลฯ      

หลังจากที่สารลดแรงตึงผิวถูกโรยลงในแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงในเวลากลางวัน สารลดแรงตึงผิวจะเริ่มกระจายในชั้นบนของแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ซึ่งทำให้ความหนาแน่นของชั้นบนของแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำเพิ่มขึ้น จะผลักดันน้ำที่อุดมด้วยออกซิเจนในชั้นบนเพื่อเคลื่อนไปยังชั้นล่างของแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ จะทำให้เกิดการหมุนเวียนในชั้นบนและล่างของแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงทั้งหมด เพิ่มปริมาณออกซิเจนของแหล่งน้ำด้านล่าง และลดการเสื่อมสภาพของ คุณภาพน้ำและวัสดุด้านล่างในชั้นล่าง ชนิดหนึ่ง

ในแหล่งน้ำเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำที่มีความหนาแน่นสูง มักจะใส่อาหารจำนวนมากเข้าไปในแหล่งน้ำเพื่อให้สัตว์น้ำย่อย จากนั้นจึงปล่อยของเสียจำนวนมากออกไป หลังจากการสลายตัวของจุลินทรีย์ เมแทบอลิซึมของแพลงก์ตอน และปัจจัยอื่น ๆ ฟิล์มน้ำมันจะเกิดขึ้นบนพื้นผิวของแหล่งน้ำเพื่อป้องกันไม่ให้อากาศสัมผัสกับแหล่งน้ำ และเพิ่มแรงตึงผิวของแหล่งน้ำ สารลดแรงตึงผิวสามารถทำให้ฟิล์มน้ำมันค่อยๆ หดตัวเป็นเม็ดน้ำมัน ซึ่งจะถูกแยก รีด และรวมตัวไปที่ช่องระบายอากาศโดยการไหลของน้ำ เมื่อปริมาณสารลดแรงตึงผิวมีปริมาณมาก สารดังกล่าวสามารถถูกทำให้เป็นอิมัลชันและแขวนลอยอยู่ในแหล่งน้ำในรูปของอนุภาคได้

การลดลงของแรงตึงผิวของน้ำทำให้ออกซิเจนในอากาศง่ายต่อการพกพาในแหล่งน้ำ เร่งการละลายของออกซิเจนในแหล่งน้ำ และการเพิ่มความโปร่งใสช่วยเพิ่มการสังเคราะห์ด้วยแสงของสาหร่าย เพื่อเพิ่มปริมาณออกซิเจนในแหล่งน้ำ

ในปัจจุบัน สารลดแรงตึงผิวสามารถใช้เป็นสารฆ่าเชื้อแบคทีเรียและยาฆ่าเชื้อในอุตสาหกรรมทางน้ำได้ และสารลดแรงตึงผิวบางชนิดสามารถนำมาใช้ในการปรับปรุงสารตั้งต้นได้ แต่มีรายงานเพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับอิทธิพลของสารลดแรงตึงผิวต่อออกซิเจนที่ละลายในน้ำ     

สารลดแรงตึงผิวมีหลายประเภท โดยมีแบรนด์มากกว่า 20,000 ยี่ห้อและผลผลิต 12 ล้านตัน มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านต่างๆ ของอุตสาหกรรม เกษตรกรรม และชีวิตของผู้คน พวกเขาเรียกว่า "โมโนโซเดียมกลูตาเมตอุตสาหกรรม" มีเอกสารไม่กี่ฉบับเกี่ยวกับการใช้สารลดแรงตึงผิวในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ      

สารลดแรงตึงผิวเป็นสารชนิดหนึ่งที่มีหมู่ที่ชอบน้ำและไลโปฟิลิกคงที่ ซึ่งสามารถวางตัวบนพื้นผิวของสารละลายและทำให้แรงตึงผิวลดลงอย่างมาก โครงสร้างโมเลกุลของสารลดแรงตึงผิวคือแอมฟิฟิลิก ปลายด้านหนึ่งคือกลุ่มที่ชอบน้ำ ส่วนปลายอีกด้านคือกลุ่มที่ไม่ชอบน้ำ หมู่ที่ชอบน้ำมักจะเป็นกลุ่มที่มีขั้ว เช่น กรดคาร์บอกซิลิก กรดซัลโฟนิก กรดซัลฟิวริก หมู่อะมิโนหรือหมู่เอมีนและเกลือของมัน แต่ยังรวมถึงหมู่ไฮดรอกซิล หมู่อะไซลามิโน พันธะอีเทอร์ ฯลฯ ในขณะที่กลุ่มที่ไม่ชอบน้ำมักเป็นโซ่ไฮโดรคาร์บอนไม่มีขั้ว เช่น โซ่ไฮโดรคาร์บอนที่มีอะตอมของคาร์บอนมากกว่า 8 อะตอม