原油解乳化剤の作用機序は、相転移・逆変形の原理に基づいています。解乳化剤を添加すると相転移が起こり、乳化剤が形成する乳化状態とは逆の状態の乳化状態を形成できる界面活性剤（逆相解乳化剤）が出現します。このような解乳化剤は疎水性乳化剤と反応して錯体を形成し、乳化剤の乳化能力を失わせます。
もう一つのメカニズムは、衝突誘起による界面膜の破壊です。加熱または撹拌条件下では、解乳化剤はエマルジョンの界面膜に衝突する機会が十分にあり、界面活性物質の一部が吸着するか、置換されるかして膜が破壊されます。これにより安定性が著しく低下し、凝集と合体が促進され、解乳化が起こります。
原油エマルジョンは、石油製品の生産および精製において頻繁に発生します。世界の一次原油のほとんどは乳化状態で生産されます。エマルジョンは、少なくとも2つの混ざらない液体で構成され、そのうちの1つがもう1つの液体中に微細に分散しています（直径約1μmの液滴）。
これらの液体のうち、一方は通常水、もう一方は油です。油が水中に非常に細かく分散している場合、エマルジョンは水中油型（O/W）となり、水が連続相、油が分散相となります。逆に、油が連続相、水が分散相となる場合、エマルジョンは油中水型（W/O）となり、ほとんどの原油エマルジョンはこの後者のカテゴリーに属します。
水分子は油分子と同様に互いに引き合いますが、個々の水分子と油分子の間には、界面で反発力が働いています。表面張力によって界面積が最小化されるため、W/Oエマルジョン中の液滴は球形に近づく傾向があります。さらに、個々の液滴は凝集しやすく、その総表面積は個々の液滴の面積の合計よりも小さくなります。したがって、純水と純油のエマルジョンは本質的に不安定です。界面反発が打ち消されると（例えば、界面に特殊化学物質を蓄積させて表面張力を低下させるなど）、分散相は合体する方向に傾き、2つの分離した層を形成します。技術的には、多くの用途で、よく知られた乳化剤を添加することで安定したエマルジョンを生成することで、この効果を利用しています。このようにエマルジョンを安定化させる物質は、水分子と油分子の両方と同時に相互作用できる化学構造、つまり親水基と疎水基を持つ必要があります。
原油エマルジョンの安定性は、油中に含まれる天然物質、特にカルボキシル基やフェノール基といった極性基に由来することが多い。これらの極性基は溶液またはコロイド分散液として存在し、界面に付着すると特に大きな影響を及ぼす。このような場合、ほとんどの粒子は油相中に分散し、油水界面に蓄積し、極性基を水側に向け、互いに並んで配列する。こうして、物理的に安定した界面層が形成される。これは、粒子層やパラフィン結晶格子に似た固体の鞘のような層である。肉眼では、界面層を包み込むコーティングのように見える。このメカニズムは、原油エマルジョンの経年劣化と、その破壊の難しさを説明できる。
近年、原油エマルジョンの解乳化機構に関する研究は、主に液滴合一過程の微細スケールでの調査と、解乳化剤が界面レオロジー特性に与える影響に焦点を当ててきました。しかし、エマルジョンに対する解乳化剤の作用は非常に複雑であるため、この分野における広範な研究にもかかわらず、解乳化機構に関する統一的な理論は未だ確立されていません。
現在、いくつかのメカニズムが認識されています。
③ 可溶化メカニズム - 乳化破壊剤の単一分子または少数の分子がミセルを形成し、これらの高分子コイルまたはミセルが乳化剤分子を可溶化し、乳化した原油の分解を促進します。
④ 折り畳み変形機構 – 顕微鏡観察により、W/Oエマルジョンは二重または複数の水殻と、その間に挟まれた油殻を有することが明らかになった。加熱、撹拌、および解乳化剤の作用の複合効果により、液滴の内層が相互に連結し、液滴の合一と解乳化が引き起こされる。
さらに、O/W 乳化原油システムの解乳化メカニズムに関する国内研究では、理想的な解乳化剤は、強力な表面活性、優れた濡れ性能、十分な凝集力、および効果的な凝集能力という基準を満たす必要があることが示唆されています。
乳化破壊剤にはさまざまな種類があり、界面活性剤の種類によって分類すると、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性イオン系のものなどがあります。
アニオン性抗乳化剤：カルボキシレート、スルホネート、ポリオキシエチレン脂肪酸硫酸エステルなど。欠点としては、投与量が多い、効き目が悪い、電解質が存在すると性能が低下しやすい、などが挙げられます。
カチオン系乳化破壊剤: 主に第四級アンモニウム塩。軽い油には効果的ですが、重い油や古い油には適していません。
非イオン性乳化破壊剤：アミン開始ブロック共重合体、アルコール開始ブロック共重合体、アルキルフェノール-ホルムアルデヒド樹脂ブロック共重合体、フェノール-アミン-ホルムアルデヒド樹脂ブロック共重合体、シリコーン系乳化破壊剤、超高分子量乳化破壊剤、ポリリン酸塩、改質ブロック共重合体、およびイミダゾリン系原油乳化破壊剤に代表される両性イオン性乳化破壊剤。
投稿日時: 2025年12月4日