تشتيت البنتونيت بالموجات فوق الصوتية
- تُستخدم أطيان البنتونيت، مثل بنتونيت الصوديوم وبنتونيت الكالسيوم وبنتونيت البوتاسيوم، أساسًا كمضافات لسوائل الحفر، ومواد رابطة، ومواد تنقية، ومواد مازّة، وكحاجز للمياه الجوفية.
- بسبب الترابط القوي وقوى فان دير فالس، يتطلب تشتيت البنتونيت قوى خلط شديدة لتفكيك التكتلات بصورة متجانسة.
- يُعد التشتيت بالموجات فوق الصوتية طريقة موثوقة للغاية لإنتاج ملاط عالي اللزوجة ذي تركيز مرتفع من المواد الصلبة. وبذلك، تتفوق الموجات فوق الصوتية على أجهزة التحريك التقليدية في إنتاج ملاط متجانس من البنتونيت.
تشتيت البنتونيت
للبنتونيت تطبيقات عديدة، منها استخدامه مادة تشحيم أو مادة مثخنة أو مادة مازّة. وللاستفادة من خصائص مادة البنتونيت، يجب أن تكون جسيمات البنتونيت أو صفيحاته موزعة توزيعًا متجانسًا في وسط أساسي. تتمتع مشتتات البنتونيت بقدرة عالية على الانتفاخ، ويمكنها امتزاز كمية كبيرة من المائع. وعند تشتيت البنتونيت في سائل، يشكّل مشتته معلقًا غرويًا أو هلامًا ذا تسييل مرتفع بالقص . تعتمد الخصائص الغروية لمشتتات البنتونيت اعتمادًا كبيرًا على جودة التشتيت. ولذلك، تُعد المعالجة بالموجات فوق الصوتية تقنية التشتيت المفضلة للحصول على ملاط بنتونيت عالي الجودة.
تشتيت البنتونيت بالموجات فوق الصوتية (أُجري باستخدام الخلاط بالموجات فوق الصوتية UIP2000hdT)
المشكلات
غالبًا ما تعجز طرق التشتيت التقليدية عن توليد قوى القص الشديدة اللازمة لتحضير ملاط متجانس من البنتونيت المعدّل وظيفيًا. وتتطلب خاصية التسييل بالقص في البنتونيت وقدرته الاستثنائية على ربط الماء والانتفاخ معدات تشتيت تتجاوز المستوى المعتاد، وتتميز في التعامل مع الملاط ذي اللزوجة العالية وتوفر قصًا كافيًا لتفكيك التكتلات.
تزداد لزوجة مشتت البنتونيت مع زيادة التركيز. ولا تستطيع معدات الخلط التقليدية التعامل مع الملاط الكثيف، مما يؤدي إلى قصور في جودة التشتيت و الإماهة .
وبسبب عدم كفاية قدرة الخلط، يجب الجمع بين أجهزة التشتيت التقليدية وخطوات معالجة إضافية، مثل الطحن.
الحل
توفر معدات الموجات فوق الصوتية عالية القدرة قوى قص شديدة تفكك الترابط بين جسيمات البنتونيت بسهولة. ويمكن معالجة ملاط البنتونيت عالي اللزوجة بصورة متجانسة من خلال تمرير المعلق عبر حجرة مفاعل بالموجات فوق الصوتية، حيث تُجرى للجسيمات عملية تفكيك التكتلات و التشتيت للوصول إلى حجم جسيمات متجانس. ويساعد التحريك والقص الشديدان على تقليل حجم الجسيمات إلى الحجم المستهدف. وتعمل المعالجة القوية بالموجات فوق الصوتية على فصل طبقات و تقشير البنتونيت (المونتموريلونيت)، مما ينتج عنه ارتفاع مساحة سطح الجسيمات، ويسهم في تحسين الانتفاخ و التعديل الوظيفي للبنتونيت.
تشتيت الأطيان بالموجات فوق الصوتية
آلية العمل: تُولّد القوى فوق الصوتية الشديدة للغاية المستحثة في السوائل التجويف. ويتجلى التجويف بالموجات فوق الصوتية في صورة قص خالص. وبذلك، تُعد تقنية الخلط والتشتيت بالموجات فوق الصوتية مثالية لإنتاج معلقات قابلة للتسييل بالقص ذات محتوى مرتفع جدًا من الجسيمات.
وبفضل القص الشديد، تتيح الموجات فوق الصوتية تشتيت الأطيان بكفاءة لتكوين ملاط. ونظرًا إلى أن المعالجة بالموجات فوق الصوتية تُجرى كعملية مستمرة ضمن خط الإنتاج، حتى أنواع الملاط عالية اللزوجة مثل طين الحفر ومستحلبات البيتومين واللاتكس أو الدهانات.
Hielscher Ultrasonics هي شريككم في المعالجة الموثوقة بالموجات فوق الصوتية. نقدم لكم المجموعة الكاملة من المجانسات بالموجات فوق الصوتية – بدءًا من الجهاز المخبري وصولًا إلى معدات الموجات فوق الصوتية الصناعية للتطبيقات ذات المتطلبات العالية، مثل الطحن, تفكيك التكتلات و التشتيت. ومع مجموعات أجهزة UIP10000 أو UIP16000، لا توجد عمليًا حدود للمعالجة التجارية حتى للتدفقات ذات الأحجام الكبيرة جدًا، بما في ذلك المواد عالية اللزوجة وذات القوام العجيني.
التشتيت بالموجات فوق الصوتية:
- تشتيت عالي السرعة
- محتوى مرتفع من المواد الصلبة
- تشتيت نانوي
- إماهة كاملة
- دون “عيون السمك“
- تحسين الانتفاخ
- التعديل الوظيفي للجسيمات
- تأثير تكوين الهلام
- معالجة متجانسة
- قابلية إعادة إنتاج النتائج
- جودة موثوقة للمنتج
المؤلفات/المراجع
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): دليل علم الأطيان. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): البنتونيت: الجيولوجيا وعلم المعادن والخصائص والاستخدامات. Elservier 2011.
- Mekhamer, W. K. (2010): الاستقرار الغروي للبنتونيت الخام المشوّه ميكانيكيًا بالموجات فوق الصوتية. Journal of Saudi Chemical Society 14, 2010. 301–306.
- ويكيبيديا: البنتونيت
حول البنتونيت
أطيان البنتونيت، ومنها بنتونيت الصوديوم وبنتونيت الكالسيوم وبنتونيت البوتاسيوم، تتكون أساسًا من معادن السميكتيت، وعادةً ما تكون من المونتموريلونيت (مثل Al-montmorillonite Al2O3•4(SiO2)•H2O). المونتموريلونيت هو سميكتيت ثنائي الإشغال ثماني السطوح، ولكن قد توجد أيضًا أنواع أخرى من السميكتيت. ويُعد السميكتيت مسؤولًا عن الخصائص المرغوبة للبنتونيت، إلا أن طبيعة الكاتيونات القابلة للتبادل بين الطبقات تؤثر أيضًا في هذه الخصائص. ولذلك، قد تختلف خصائص البنتونيت الذي يحتوي على Na+ بوصفه الكاتيون بين الطبقات اختلافًا كبيرًا عن خصائص البنتونيت الذي يكون فيه الكاتيون بين الطبقات هو Ca+. تحتوي معظم أنواع البنتونيت التجارية على أكثر من 80% من السميكتيت، ومع ذلك قد توجد معادن أخرى مختلفة كشوائب. وقد تشمل هذه المعادن الكوارتز والفلسبار والكالسيت والجبس. ويمكن لوجود هذه المعادن أن يؤثر في القيمة الصناعية للبنتونيت، فيخفضها أو يرفعها بحسب التطبيق المحدد. ويتمتع البنتونيت بخصائص غروية قوية ، ويزداد حجمه عدة أضعاف عند ملامسته الماء، مكوّنًا مائعًا هلاميًا و لزجًا . وتجعل الخصائص الخاصة للبنتونيت، مثل الإماهة, الانتفاخ, امتصاص الماء, اللزوجة، و التسييل بالقص، منه مادة قيّمة لمجموعة واسعة من التطبيقات.
تُستخدم أطيان البنتونيت عادةً كمواد تشحيم، ومواد مثخنة، ومواد مازّة، ومضافات ريولوجية، ومواد رابطة، ومحفزات، ومواد تنقية، ومثبتات، ومستحلبات، أو أطيان تبييض. وبفضل وظائفها، تتنوع تطبيقات هلاميات البنتونيت اللزجة المرنة لتشمل صناعة الزيوت المعدنية والحفر، والكيمياء، والخزف، والمسابك، وصناعتي البناء والتنظيف، والزراعة والبستنة، وإنتاج الورق، والصناعة الغذائية، وكذلك قطاعي مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.
وتُعرف مشتقات البنتونيت باسم Bentone، وهي أطيان عضوية معدّلة ذات وظائف ملائمة لتطبيقات محددة. فعلى سبيل المثال، يُعد Bentone 52 وBentone 57 وBentone 1000 من عوامل التثخين الشائعة المستخدمة في الدهانات والطلاءات، بينما يُستخدم Bentone 27 وBentone 128 وBentone 150 وBentone 155 وBentone 1000 كمعدّلات للريولوجيا في صناعة النفط والحفر. ويُستخدم Bentone EW وBentone HC وBentone MA وBentonite BC 342 كمواد مثخنة وعوامل لتكوين الهلام في مستحضرات التجميل والمستحضرات الصيدلانية.
تتميز أجهزة Hielscher القوية بالموجات فوق الصوتية بالموثوقية والفعالية في تشتيت جميع مساحيق الأطيان العضوية من البنتونيت, الهكتوريت و Bentone بصورة متجانسة لتكوين مشتتات Bentone, هلاميات Bentone أو لإدخالها في تركيبات المنتجات النهائية.
حقائق جديرة بالمعرفة
غالبًا ما يُشار إلى مجانسات الأنسجة بالموجات فوق الصوتية بأسماء مثل جهاز معالجة بالموجات فوق الصوتية ذي مسبار/جهاز توليد موجات صوتية، أو جهاز تحليل صوتي، أو جهاز تفكيك بالموجات فوق الصوتية، أو مطحنة بالموجات فوق الصوتية، أو جهاز تمزيق صوتي، أو جهاز معالجة صوتية، أو جهاز تفتيت صوتي، أو جهاز تفكيك الخلايا، أو جهاز تشتيت بالموجات فوق الصوتية، أو جهاز استحلاب، أو جهاز إذابة. وتنتج هذه المصطلحات المختلفة عن التطبيقات المتنوعة التي يمكن تنفيذها بالمعالجة بالموجات فوق الصوتية.

