Ултразвуково диспергиране на бентонит

Бентонитовите глини, като натриев бентонит, калциев бентонит и калиев бентонит, се използват главно като добавки за сондажни течности, свързващи вещества, пречистващи средства, адсорбенти и като бариера срещу подземни води.
Поради силните връзки и силите на Ван дер Ваалс диспергирането на бентонита изисква интензивни сили на смесване за равномерно разрушаване на агломератите.
Ултразвуковото диспергиране е изключително надежден метод за получаване на суспензии с висок вискозитет и висока концентрация на твърди вещества. При получаването на хомогенни бентонитови суспензии ултразвукът превъзхожда конвенционалните бъркалки.

Диспергиране на бентонит

Бентонитът има многобройни приложения, например като смазочно средство, сгъстител или адсорбент. За да се използват свойствата на бентонита като материал, неговите частици/пластинки трябва да бъдат равномерно разпределени в основна среда. Бентонитовите дисперсии имат висока способност за набъбване и могат да адсорбират голямо количество течност. При диспергиране в течност бентонитовата дисперсия образува силно тиксотропна колоидна суспензия или гел. Колоидните свойства на бентонитовите дисперсии зависят в голяма степен от качеството на диспергирането. Поради това ултразвуковата обработка е предпочитаната техника за диспергиране за получаване на висококачествени бентонитови суспензии.

Ултразвуково диспергиране на бентонит (извършено с ултразвуков смесител UIP2000hdT)

Проблеми

Конвенционалните методи за диспергиране често не могат да създадат интензивните сили на срязване, необходими за получаване на хомогенна суспензия от функционализиран бентонит. Тиксотропията на бентонита и изключителната му способност за свързване на вода и набъбване изискват оборудване за диспергиране с характеристики над средните, което се отличава при обработването на суспензии с висок вискозитет и осигурява достатъчно срязване за разрушаване на агломератите.
Вискозитетът на бентонитовата дисперсия нараства с увеличаването на концентрацията. Конвенционалното оборудване за смесване не е способно да обработва гъстите суспензии, което води до недостатъчно качество на диспергирането и хидратацията .
Поради недостатъчния капацитет за смесване конвенционалните диспергатори трябва да се комбинират с допълнителни етапи на обработка, например смилане.

Решение

Ултразвуковото оборудване с висока мощност осигурява интензивни сили на срязване , които лесно разрушават връзките между бентонитовите частици. Бентонитовите суспензии с висок вискозитет могат да бъдат обработвани хомогенно чрез подаване на суспензията през ултразвукова реакторна камера, където частиците се деагломерират и диспергират до еднакъв размер на частиците. Интензивното разбъркване и срязване спомагат за намаляване на частиците до целевия размер. Мощната ултразвукова обработка деламинира и ексфолира бентонита (монтморилонита), което води до голяма повърхност на частиците, допринасяща за подобрено набъбване и за функционализацията на бентонита.

Ултразвуково диспергиране на глини

Как работи: Изключително интензивните ултразвукови сили, възбудени в течности, създават кавитация. Ултразвуковата кавитация се проявява като чисто срязване. Поради това технологията за ултразвуково смесване и диспергиране е идеална за получаване на тиксотропни суспензии с много високо съдържание на частици.
Благодарение на интензивното срязване ултразвукът позволява ефективно диспергиране на глини в суспензии. Тъй като ултразвуковата обработка се извършва като непрекъснат процес в поточна линия, дори суспензии с висок вискозитет като сондажни разтвори, битумни емулсии, латекс или бои.

Hielscher Ultrasonics е вашият партньор за надеждна ултразвукова обработка. Предлагаме ви пълната гама ултразвукови хомогенизатори – от лабораторния уред до промишленото ултразвуково оборудване за взискателни приложения като смилане, деагломерация и диспергиране. С групи от UIP10000 или UIP16000, практически няма ограничение при промишлената обработка дори на потоци с много голям обем, включително на пастообразни материали с висок вискозитет.

Ултразвуковите диспергатори са високоефективни и често превъзхождат конвенционалните бъркалки и смесители.

Ултразвукови промишлени диспергатори

Ултразвуково диспергиране:

Високоскоростно диспергиране
Високо съдържание на твърди вещества
Нанодиспергиране
Пълна хидратация
Без „рибешки очи„
Подобрено набъбване
Функционализация на частиците
Гелообразуващ ефект
Равномерна обработка
Възпроизводимост
Надеждно качество на продукта

Ултразвуковата обработка на потоци с голям обем може да се извършва ефективно с инсталация за непрекъсната обработка (Щракнете за увеличаване!)

Ултразвукова обработка в поточна линия

Литература/Източници

Бергая, Ф.; Тенг, Б.К.Г.; Лагали, Г. (2011): Наръчник по наука за глината. Elservier 1978.
Грим, Р.Е:; Гювен, Н. (1978): Бентонити: геология, минералогия, свойства и употреба. Elservier 2011.
Mekhamer, W. K. (2010): The colloidal stability of raw bentonite deformed mechanically by ultrasound. Journal of Saudi Chemical Society 14, 2010. 301–306.
Уикипедия: Бентонит

За бентонита

Бентонитовите глини, включително натриевият бентонит, калциевият бентонит и калиевият бентонит, се състоят главно от смектитови минерали, обикновено монтморилонит (например Al-монтморилонит Al₂O₃•4(SiO₂)•H₂O). Монтморилонитът е диоктаедричен смектит, но е възможно да се срещат и други видове смектит. Смектитът е отговорен за желаните свойства на бентонита, но природата на обменните катиони в междуслойното пространство също влияе върху свойствата. Поради това бентонитите с Na+ като междуслоен катион могат да имат много различни свойства от бентонитите, при които междуслойният катион е Ca+. Повечето бентонити, предлагани на пазара, съдържат повече от 80% смектит, но като примеси могат да се срещат различни други минерали. Тези минерали може да включват кварц, фелдшпат, калцит и гипс. Наличието на тези минерали може да повлияе на промишлената стойност на бентонита, като я намалява или увеличава в зависимост от конкретното приложение. Бентонитът проявява силно изразени колоидни свойства и обемът му се увеличава няколко пъти при контакт с вода, образувайки желатиноподобна и вискозна течност. Специфичните свойства на бентонита, като хидратация, набъбване, поглъщане на вода, вискозитет, и тиксотропия, го правят ценен материал за широк спектър от приложения.
Бентонитовите глини обикновено се използват като смазочни средства, сгъстители, адсорбенти, реологични добавки, свързващи вещества, катализатори, пречистващи средства, стабилизатори, емулгатори или избелващи глини. Благодарение на своите функции вискоеластичните бентонитови гелове намират многобройни приложения в производството на минерални масла и сондажната промишленост, химическата промишленост, керамиката, леярството, строителството и почистващата промишленост, селското стопанство и градинарството, производството на хартия, хранително-вкусовата промишленост, както и в козметичния и фармацевтичния сектор.
Бентонитовите производни са известни като Bentone, които представляват модифицирани органоглини с функции, адаптирани към конкретни приложения. Например Bentone 52, Bentone 57 и Bentone 1000 са широко използвани сгъстители за бои и покрития, докато Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 и Bentone 1000 са реологични модификатори, използвани в нефтената и сондажната промишленост. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA и Bentonite BC 342 се използват като сгъстители и гелообразуващи агенти в козметиката и фармацевтичните продукти.
Мощните ултразвукови машини на Hielscher са надеждни и ефективни за равномерно диспергиране на всички прахообразни органоглини от бентонит, хекторит и Bentone в дисперсии на Bentone, гелове на Bentone или във формулировки на крайни продукти.

Свързани теми

Полезни факти

Ултразвуковите хомогенизатори за тъкани често се наричат сондови ултразвукови апарати/сонификатори, звукови лизатори, ултразвукови разрушители, ултразвукови мелници, соноруптори, сонифайери, звукови дезинтегратори, апарати за разрушаване на клетките, ултразвукови диспергатори, емулгатори или апарати за разтваряне. Различните наименования произтичат от разнообразните приложения, които могат да се осъществяват чрез ултразвукова обработка.