Ultrazvuková disperze bentonitu
- Bentonitové jíly, jako je sodný bentonit, vápenatý bentonit a draselný bentonit, se používají především jako přísada do vrtných kapalin, pojivo, čisticí prostředek, adsorbent a jako bariéra proti podzemní vodě.
- Vzhledem k silným vazbám a van der Waalsovým silám vyžaduje dispergace bentonitu intenzivní míchací síly, aby se aglomeráty rovnoměrně rozrušily.
- Ultrazvuková dispergace je vysoce spolehlivá metoda výroby vysoce viskózních suspenzí s vysokou koncentrací pevných látek. Ultrazvuk tak při výrobě homogenních bentonitových suspenzí předčí konvenční míchadla.
Disperze bentonitu
Bentonit má rozmanité využití, například jako mazivo, zahušťovadlo nebo adsorbent. Aby bylo možné využít materiálové vlastnosti bentonitu, musí být bentonitové částice/ destičky rovnoměrně rozptýleny v základním médiu. Bentonitové disperze mají vysokou bobtnací schopnost a mohou adsorbovat velké množství kapaliny. Po dispergaci v kapalině vytváří bentonitová disperze vysoce tixotropní koloidní suspenzi nebo gel. Koloidní vlastnosti bentonitových disperzí silně závisejí na kvalitě disperze. Proto je sonikace preferovanou dispergační technikou pro získání vysoce kvalitních bentonitových suspenzí.
Ultrazvuková disperze bentonitu (provedená ultrazvukovým mixérem UIP2000hdT)
Problémy
Konvenční dispergační metody často nedokážou vyvolat intenzivní smykové síly potřebné k přípravě homogenní suspenze funkcionalizovaného bentonitu. Tixotropie bentonitu a jeho mimořádná schopnost vázat vodu a bobtnat vyžadují nadprůměrné dispergační zařízení, které vyniká při zpracování suspenzí s vysokou viskozitou a poskytuje dostatečný smyk k rozrušení aglomerátů.
Viskozita bentonitové disperze roste se zvyšující se koncentrací. Konvenční míchací zařízení nedokáže zpracovat husté suspenze, které pak vykazují nedostatečnou disperzní a hydratační kvalitu.
Kvůli nedostatečné míchací kapacitě musí být konvenční dispergátory kombinovány s dalšími kroky zpracování, např. mletím.
Řešení
Výkonná ultrazvuková zařízení poskytují intenzivní smykové síly snadno rozrušující vazby mezi částicemi bentonitu. Vysoce viskózní bentonitové suspenze lze homogenně zpracovat přiváděním suspenze do ultrazvukové reaktorové komory, kde jsou částice deaglomerovány a dispergovány na jednotnou velikost částic. Intenzivní míchání a smykové namáhání napomáhají zmenšení částic až na cílovou velikost. Výkonná sonikace delaminuje a exfoliuje bentonit (montmorillonit), což vede k velkému povrchu částic, který přispívá ke zlepšenému bobtnání a funkcionalizaci bentonitu.
Ultrazvuková disperze jílů
Jak to funguje: Vysoce intenzivní ultrazvukové síly působící v kapalinách vytvářejí kavitaci. Ultrazvuková kavitace se projevuje čistým smykem. Technologie ultrazvukového míchání a dispergace je tak ideální pro výrobu tixotropních suspenzí s velmi vysokým obsahem částic.
Díky intenzivnímu smykovému působení umožňuje ultrazvuk efektivně dispergovat jíly do suspenzí. Jelikož se sonikace provádí jako kontinuální průtokový proces, i suspenze s vysokou viskozitou, jako jsou vrtné výplachy, bitumenové emulze, latex nebo barvy.
Hielscher Ultrasonics je vaším partnerem, pokud jde o spolehlivé ultrazvukové zpracování. Nabízíme vám celou řadu ultrazvukových homogenizátorů – od laboratorního zařízení až po průmyslová ultrazvuková zařízení pro náročné aplikace, jako je mletí, deaglomerace a dispergace. S klastry zařízení UIP10000 nebo UIP16000 neexistuje prakticky žádné omezení pro komerční zpracování i velmi velkých objemových proudů, včetně vysoce viskózních pastovitých materiálů.
Průmyslové ultrazvukové dispergátory
Ultrazvuková disperze:
- Vysokorychlostní dispergace
- Vysoký obsah pevných látek
- Nanodisperze
- Úplná hydratace
- Žádná „rybí oka„
- Zlepšené bobtnání
- Funkcionalizace částic
- Gelační účinek
- Rovnoměrné zpracování
- Reprodukovatelnost
- Spolehlivá kvalita produktu
Ultrazvukové průtokové zpracování
Literatura/odkazy
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Příručka vědy o jílu. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentonity: Geologie, mineralogie, vlastnosti a využití. Elservier 2011.
- Mekhamer, W. K. (2010): Koloidní stabilita surového bentonitu mechanicky deformovaného ultrazvukem. Časopis Saúdské chemické společnosti 14, 2010. 301-306.
- Wikipedie: Bentonit
O bentonitu
Bentonitové jíly, včetně například sodného bentonitu, vápenatého bentonitu a draselného bentonitu, se skládají převážně ze smektitových minerálů, obvykle z montmorillonitu (např. Al-montmorillonit Al2O3•4(SiO2)•H2O). Montmorillonit je dioktaedrický smektit, ale případně se mohou vyskytovat i jiné typy smektitu. Smektit odpovídá za žádoucí vlastnosti bentonitu, vlastnosti však ovlivňuje i povaha vyměnitelných kationtů v mezivrství. Proto mohou mít bentonity s Na+ jako mezivrstevným kationtem velmi odlišné vlastnosti než bentonity, v nichž je mezivrstevným kationtem Ca+. Většina komerčních bentonitů obsahuje více než 80% smektitu, avšak jako nečistoty se mohou vyskytovat různé další minerály. Mezi tyto minerály mohou patřit křemen, živec, kalcit a sádrovec. Přítomnost těchto minerálů může ovlivnit průmyslovou hodnotu bentonitu a v závislosti na konkrétní aplikaci ji snížit nebo zvýšit. Bentonit vykazuje silné koloidní vlastnosti a při kontaktu s vodou se jeho objem několikanásobně zvětší, přičemž vzniká rosolovitá a viskózní kapalina. Zvláštní vlastnosti bentonitu, jako je hydratace, bobtnání, absorpce vody, viskozita a tixotropie, z něj činí cenný materiál pro širokou škálu aplikací.
Bentonitové jíly se běžně používají jako maziva, zahušťovadla, adsorbenty, reologická aditiva, pojiva, katalyzátory, čisticí prostředky, stabilizátory, emulgátory nebo bělicí hlinky. Díky funkčním vlastnostem bentonitu nacházejí viskoelastické bentonitové gely rozmanité uplatnění v průmyslu minerálních olejů a vrtném průmyslu, v chemii, keramice, slévárnách, stavebnictví a čisticím průmyslu, zemědělství a zahradnictví, výrobě papíru, potravinářském průmyslu i v kosmetickém a farmaceutickém sektoru.
Bentonitové deriváty jsou známé jako Bentone, což jsou modifikované organojíly s funkčními vlastnostmi přizpůsobenými konkrétním aplikacím. Například Bentone 52, Bentone 57 a Bentone 1000 jsou běžná zahušťovadla používaná pro barvy a nátěrové hmoty, zatímco Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 a Bentone 1000 jsou modifikátory reologie používané v ropném a vrtném průmyslu. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA a Bentonite BC 342 se používají jako zahušťovadla a gelotvorné látky v kosmetice a farmacii.
Výkonné ultrazvukové přístroje Hielscher jsou spolehlivé a účinné pro rovnoměrnou dispergaci všech bentonitových, hektoritových a Bentone organojílových prášků do bentonových disperzí, bentonových gelů nebo do finálních formulací produktů.
Užitečné informace
Ultrazvukové tkáňové homogenizátory se často označují jako sondové sonikátory/ sonifikátory, sonické lyzéry, ultrazvukové disruptory, ultrazvukové drtiče, sono-ruptory, sonifiery, sonické dismembrátory, dezintegrátory buněk, ultrazvukové dispergátory, emulgátory nebo rozpouštěče. Různé termíny vyplývají z rozmanitých aplikací, které lze sonikací realizovat.