Dispersion de la bentonite par ultrasons
- Les argiles bentonitiques, telles que la bentonite sodique, la bentonite calcique et la bentonite potassique, sont principalement utilisées comme additif pour les fluides de forage, comme liant, purificateur, adsorbant et comme barrière contre les eaux souterraines.
- En raison de liaisons fortes et des forces de van der Waals, la dispersibilité de la bentonite exige des forces de mélange intenses pour briser uniformément les agglomérats.
- La dispersion par ultrasons est une méthode très fiable pour produire des suspensions très visqueuses à forte concentration en solides. Ainsi, les ultrasons surpassent les agitateurs conventionnels pour produire des suspensions homogènes de bentonite.
Dispersion de la bentonite
La bentonite trouve de multiples applications, par exemple comme lubrifiant, épaississant ou adsorbant. Pour tirer parti des caractéristiques de la bentonite en tant que matériau, les particules/plaquettes de bentonite doivent être réparties uniformément dans un milieu de base. Les dispersions de bentonite présentent une forte capacité de gonflement et peuvent adsorber une grande quantité de fluide. Une fois dispersée dans un liquide, la dispersion de bentonite forme une suspension ou un gel hautement thixotrope et colloïdal. Les propriétés colloïdales des dispersions de bentonite dépendent fortement de la qualité de la dispersion. C’est pourquoi la sonication est la technique de dispersion privilégiée pour obtenir des suspensions de bentonite de haute qualité.
Dispersion de la bentonite par ultrasons (réalisée avec le mélangeur à ultrasons UIP2000hdT)
Problèmes
Les méthodes de dispersion conventionnelles ne parviennent souvent pas à induire les forces de cisaillement intenses nécessaires pour préparer une suspension homogène de bentonite fonctionnalisée. La thixotropie de la bentonite ainsi que son extraordinaire capacité de liaison de l’eau et de gonflement exigent un équipement de dispersion plus performant que la moyenne, qui excelle dans le traitement des suspensions à haute viscosité et fournit un cisaillement suffisant pour briser les agglomérats.
La viscosité de la dispersion de bentonite augmente avec la concentration. Les équipements de mélange conventionnels ne sont pas en mesure de traiter les suspensions épaisses, qui présentent une qualité de dispersion et d’hydratation insuffisante.
En raison de leur capacité de mélange insuffisante, les disperseurs conventionnels doivent être combinés à des étapes de traitement supplémentaires, p. ex. le broyage.
Solution
Les équipements à ultrasons de forte puissance offrent des forces de cisaillement intenses qui rompent facilement les liaisons entre les particules de bentonite. Les suspensions de bentonite très visqueuses peuvent être traitées de manière homogène en faisant passer la suspension dans une chambre de réacteur à ultrasons, où les particules sont désagglomérées et dispersées jusqu’à une taille de particule uniforme. L’agitation et le cisaillement intenses favorisent la réduction des particules jusqu’à la taille de particule visée. Une sonication puissante délamine et exfolie la bentonite (montmorillonite), ce qui produit une surface particulaire élevée contribuant à un gonflement amélioré et à la fonctionnalisation de la bentonite.
Dispersion des argiles par ultrasons
Principe de fonctionnement : Des forces ultrasonores très intenses introduites dans les liquides génèrent de la cavitation. La cavitation ultrasonore se manifeste par un cisaillement pur. Ainsi, la technologie de mélange et de dispersion par ultrasons est idéale pour produire des suspensions thixotropes à très forte charge en particules.
Grâce au cisaillement intense, les ultrasons permettent de disperser efficacement les argiles en suspensions. Comme la sonication est réalisée en procédé continu en ligne, même des suspensions à haute viscosité telles que les boues de forage, les émulsions de bitume, le latex ou les peintures.
Hielscher Ultrasonics est votre partenaire pour un traitement par ultrasons fiable. Nous vous proposons la gamme complète d’homogénéisateurs à ultrasons – depuis les appareils de laboratoire jusqu’aux équipements industriels à ultrasons pour des applications exigeantes telles que le broyage, la désagglomération et la dispersion. Avec des clusters de UIP10000 ou de UIP16000, il n’existe pratiquement aucune limite au traitement commercial de flux de très grands volumes, y compris de matériaux pâteux à haute viscosité.
Disperseurs industriels à ultrasons
Dispersion par ultrasons :
- Dispersion à grande vitesse
- Fortes charges en solides
- Nanodispersion
- Hydratation complète
- Pas de « yeux de poisson«
- Gonflement amélioré
- Fonctionnalisation des particules
- Effet gélifiant
- Traitement uniforme
- Reproductibilité
- Qualité de produit fiable
Traitement en ligne par ultrasons
Bibliographie/Références
- Bergaya, F. ; Theng, B.K.G. ; Lagaly, G. (2011) : Handbook of Clay Science. Elservier 1978.
- Grim, R.E: ; Güven, N. (1978) : Bentonites : Géologie, minéralogie, propriétés et utilisations. 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.
- Wikipedia: Bentonite
À propos de la bentonite
Les argiles bentonitiques, notamment la bentonite sodique, la bentonite calcique et la bentonite potassique, se composent principalement de minéraux smectitiques, généralement de montmorillonite (p. ex. Al-montmorillonite Al2O3•4(SiO2)•H2O). La montmorillonite est une smectite dioctaédrique, mais d’autres types de smectite peuvent éventuellement être présents. La smectite est responsable des propriétés recherchées de la bentonite, mais la nature des cations échangeables de l’espace interfoliaire influence également ces propriétés. Ainsi, les bentonites dont le cation interfoliaire est Na+ peuvent avoir des propriétés très différentes de celles des bentonites dont le cation interfoliaire est Ca+. La plupart des bentonites commerciales contiennent plus de 80 % de smectite ; toutefois, divers autres minéraux peuvent être présents sous forme d’impuretés. Ces minéraux peuvent comprendre le quartz, le feldspath, la calcite et le gypse. La présence de ces minéraux peut influer sur la valeur industrielle, en réduisant ou en augmentant la valeur de la bentonite selon l’application spécifique. La bentonite présente des propriétés colloïdales marquées et son volume augmente de plusieurs fois au contact de l’eau, ce qui donne un fluide gélatineux et visqueux à la fois. Les propriétés particulières de la bentonite, telles que l’hydratation, le gonflement, l’absorption d’eau, la viscosité et la thixotropie, en font un matériau précieux pour un large éventail d’applications.
Les argiles bentonitiques sont couramment utilisées comme lubrifiants, épaississants, adsorbants, additifs rhéologiques, liants, catalyseurs, purificateurs, stabilisants, émulsifiants ou terres décolorantes. Grâce à ses fonctionnalités, les gels viscoélastiques de bentonite trouvent de multiples applications dans l’industrie des huiles minérales et du forage, la chimie, la céramique, les fonderies, le bâtiment et l’industrie du nettoyage, l’agriculture et l’horticulture, la production de papier, l’industrie alimentaire, ainsi que dans les secteurs cosmétique et pharmaceutique.
Les dérivés de la bentonite sont connus sous le nom de Bentone, qui sont des organoargiles modifiées dotées de fonctionnalités adaptées à des applications spécifiques. Par exemple, Bentone 52, Bentone 57 et Bentone 1000 sont des agents épaississants courants utilisés pour les peintures et revêtements, tandis que Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 et Bentone 1000 sont des modificateurs de rhéologie utilisés dans l’industrie pétrolière et du forage. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA et Bentonite BC 342 sont utilisés comme épaississants et gélifiants dans les cosmétiques et les produits pharmaceutiques.
Les puissantes machines à ultrasons de Hielscher sont fiables et efficaces pour disperser toutes les poudres de bentonite, d’hectorite et d’organoargile Bentone uniformément en dispersions de bentone, gels de bentone ou en formulations de produits finis.
Bon à savoir
Les homogénéisateurs de tissus à ultrasons sont souvent appelés sonicateur à sonde/sonificateur, lyseur sonique, disrupteur à ultrasons, broyeur à ultrasons, sono-ruptor, sonifier, démembreur sonique, disrupteur cellulaire, disperseur à ultrasons, émulsionneur ou dissolveur. Ces différentes appellations découlent des diverses applications pouvant être réalisées par sonication.