פיזור אולטרסוני של בנטוניט
- חרסיות בנטוניט, כגון בנטוניט נתרני, בנטוניט סידני ובנטוניט אשלגני, משמשות בעיקר כתוסף לנוזלי קידוח, כחומר מקשר, כחומר מטהר, כחומר סופח וכמחסום למי תהום.
- בשל קשרים חזקים וכוחות ואן דר ואלס, פיזור הבנטוניט דורש כוחות ערבול עזים לפירוק אחיד של האגלומרטים.
- פיזור אולטרסוני הוא שיטה אמינה ביותר לייצור תרחיפים בעלי צמיגות גבוהה וריכוז מוצקים גבוה. כך, הטכנולוגיה האולטרסונית עולה על מערבלים קונבנציונליים בייצור תרחיפי בנטוניט הומוגניים.
פיזור בנטוניט
לבנטוניט יישומים רבים, כגון חומר סיכה, חומר מסמיך או חומר סופח. כדי להפיק תועלת מתכונות החומר של הבנטוניט, יש לפזר את חלקיקי הבנטוניט או לוחיותיו באופן אחיד בתוך תווך בסיס. לפיזורי בנטוניט כושר תפיחה גבוה, והם יכולים לספוח כמות גדולה של נוזל. בעת פיזור בנוזל, פיזור הבנטוניט יוצר תרחיף קולואידי או ג'ל בעלי תיקסוטרופיות גבוהה . התכונות הקולואידיות של פיזורי בנטוניט תלויות במידה רבה באיכות הפיזור. לכן, סוניקציה היא טכניקת הפיזור המועדפת לקבלת תרחיפי בנטוניט באיכות גבוהה.
פיזור אולטרסוני של בנטוניט (בוצע באמצעות מערבל אולטרסוני UIP2000hdT)
בעיות
שיטות פיזור קונבנציונליות לרוב אינן מסוגלות ליצור את כוחות הגזירה העזים הנדרשים להכנת תרחיף הומוגני של בנטוניט שעבר פונקציונליזציה. התיקסוטרופיות של הבנטוניט ויכולתו יוצאת הדופן לקשור מים ולתפוח מחייבות ציוד פיזור בעל ביצועים מעל לממוצע, המצטיין בטיפול בתרחיפים בעלי צמיגות גבוהה ומספק גזירה מספקת לפירוק האגלומרטים.
צמיגות פיזור הבנטוניט עולה עם העלייה בריכוז. ציוד ערבול קונבנציונלי אינו מסוגל לטפל בתרחיפים הסמיכים, שאיכות תהליכי הפיזור וההידרציה שלהם ירודה.
בשל כושר הערבול הבלתי מספק, יש לשלב מפזרים קונבנציונליים עם שלבי עיבוד נוספים, כגון טחינה.
פתרון
ציוד אולטרסוני בהספק גבוה מספק כוחות גזירה עזים המפרקים בקלות את הקשרים בין חלקיקי הבנטוניט. ניתן לעבד באופן הומוגני תרחיפי בנטוניט בעלי צמיגות גבוהה באמצעות הזרמת התרחיף דרך תא ריאקטור אולטרסוני, שבו החלקיקים עוברים פירוק אגלומרטים ופיזור לקבלת גודל חלקיקים אחיד. הערבול והגזירה העזים מסייעים להקטנת החלקיקים עד לגודל החלקיקים הרצוי. סוניקציה עוצמתית מפרידה בין שכבות ומקלפת שכבות של הבנטוניט (מונטמורילוניט), וכך מתקבל שטח פנים גדול של החלקיקים, התורם לשיפור התפיחה והפונקציונליזציה של הבנטוניט.
פיזור אולטרסוני של חרסיות
כיצד זה פועל: כוחות אולטרסוניים עזים ביותר המופעלים בנוזלים יוצרים קוויטציה. קוויטציה אולטרסונית מתבטאת בגזירה טהורה. לפיכך, טכנולוגיית הערבול והפיזור האולטרסונית אידיאלית לייצור תרחיפים תיקסוטרופיים בעלי תכולת חלקיקים גבוהה מאוד.
בזכות הגזירה העזה, אולטרסאונד מאפשר לפזר חרסיות ביעילות ליצירת תרחיפים. מכיוון שהסוניקציה מתבצעת כתהליך רציף בקו הייצור, אפילו תרחיפים בעלי צמיגות גבוהה כגון בוצות קידוח, תחליבי ביטומן, לטקס או צבעים.
Hielscher Ultrasonics היא השותפה שלכם לעיבוד אולטרסוני אמין. אנו מציעים לכם את כל מגוון ההומוגנייזרים האולטרסוניים – החל במכשיר המעבדתי ועד לציוד האולטרסוני התעשייתי ליישומים תובעניים כגון טחינה, פירוק אגלומרטים ופיזור. באמצעות מערכים של UIP10000 או UIP16000, למעשה אין גבול לעיבוד מסחרי אפילו של זרמים בעלי נפח גדול מאוד, לרבות חומר משחתי בעל צמיגות גבוהה.
מפזרים אולטרסוניים תעשייתיים
פיזור אולטרסוני:
- פיזור במהירות גבוהה
- תכולת מוצקים גבוהה
- פיזור ננומטרי
- הידרציה מלאה
- ללא "עיני דג"
- תפיחה משופרת
- פונקציונליזציה של חלקיקים
- אפקט יצירת ג'ל
- עיבוד אחיד
- הדירות
- איכות מוצר אמינה
עיבוד אולטרסוני בקו הייצור
ספרות ומקורות
- ברגאיה, פ'; אז, ב"ק ג'; Lagaly, G. (2011): מדריך למדעי החימר. Elservier 1978.
- גרים, ר"א:; Güven, N. (1978): Bentonites: גאולוגיה, מינרלוגיה, תכונות ושימושים. Elservier 2011.
- Mekhamer, W. K. (2010): היציבות הקולואידית של בנטוניט גולמי מעוות מכנית על ידי אולטרסאונד. כתב העת של החברה הסעודית לכימיה 14, 2010. 301-306.
- ויקיפדיה: בנטוניט
על בנטוניט
חרסיות בנטוניט, ובהן בנטוניט נתרני, בנטוניט סידני ובנטוניט אשלגני, מורכבות בעיקר ממינרלים מקבוצת הסמקטיט, בדרך כלל מונטמורילוניט (למשל Al-montmorillonite Al2O3•4(SiO2)•H2O). מונטמורילוניט הוא סמקטיט די־אוקטהדרלי, אך עשויים להימצא גם סוגים אחרים של סמקטיט. הסמקטיט אחראי לתכונות הרצויות של הבנטוניט, אך גם אופי הקטיונים הניתנים להחלפה במרווח הבין־שכבתי משפיע על התכונות. לכן, לבנטוניטים שבהם הקטיון הבין־שכבתי הוא Na+ עשויות להיות תכונות שונות מאוד מאלה של בנטוניטים שבהם הקטיון הבין־שכבתי הוא Ca+. רוב הבנטוניטים המסחריים מכילים יותר מ־80% סמקטיט, אולם מינרלים שונים אחרים עשויים להימצא כזיהומים. מינרלים אלה עשויים לכלול קוורץ, פצלת השדה, קלציט וגבס. נוכחותם של מינרלים אלה יכולה להשפיע על הערך התעשייתי של הבנטוניט, ולהפחית או להעלות אותו בהתאם ליישום המסוים. לבנטוניט תכונות קולואידיות חזקות ונפחו גדל פי כמה במגע עם מים, תוך יצירת נוזל ג'לטיני וצמיג . התכונות המיוחדות של בנטוניט, כגון הידרציה, תפיחה, ספיחת מים, צמיגות, ותיקסוטרופיות, הופכות אותו לחומר בעל ערך למגוון רחב של יישומים.
חרסיות בנטוניט משמשות בדרך כלל כחומרי סיכה, מסמיכים, סופחים, תוספים ראולוגיים, חומרים מקשרים, זרזים, חומרים מטהרים, מייצבים, מתחלבים או אדמות הלבנה. בזכות תכונותיהם התפקודיות, לג'לי בנטוניט ויסקואלסטיים יישומים רבים בתעשיית השמן המינרלי והקידוח, בכימיה, בקרמיקה, בבתי יציקה, בתעשיות הבנייה והניקוי, בחקלאות ובגננות, בייצור נייר, בתעשיית המזון וכן בתחומי הקוסמטיקה והתרופות.
לבנטוניט נגזרות המוכרות בשם Bentone, שהן חרסיות אורגניות שעברו שינוי ותכונותיהן התפקודיות הותאמו ליישומים מסוימים. לדוגמה, Bentone 52 ו־Bentone 57 ו־Bentone 1000 הם חומרי הסמכה נפוצים המשמשים בצבעים ובציפויים, ואילו Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 ו־Bentone 1000 הם חומרים לשינוי תכונות ראולוגיות המשמשים בתעשיית הנפט והקידוח. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA ו־Bentonite BC 342 משמשים כחומרי הסמכה ויצירת ג'ל במוצרי קוסמטיקה ובתכשירים פרמצבטיים.
המכשירים האולטרסוניים העוצמתיים של Hielscher אמינים ויעילים לפיזור אחיד של כל אבקות החרסית האורגנית מסוג בנטוניט, הקטוריט ו־Bentone ליצירת פיזורי Bentone, ג'לי Bentone או לשילובן בפורמולציות של מוצרים סופיים.
עובדות שכדאי לדעת
הומוגנייזרים אולטרסוניים לרקמות מכונים לעיתים קרובות סוניקטור בעל גשוש / מכשיר סוניקציה, מכשיר ליזיס סוני, מכשיר פירוק באולטרסאונד, מטחנה אולטרסונית, מכשיר ביקוע סוני, מכשיר להשמעה סונית, מכשיר ביתור סוני, מכשיר לפירוק תאים, מפזר אולטרסוני, מתחלב או ממיס. המונחים השונים נובעים ממגוון היישומים שניתן לבצע באמצעות סוניקציה.