Ultrazvučno dispergiranje bentonita
- Bentonitne gline, poput natrijeva bentonita, kalcijeva bentonita i kalijeva bentonita, uglavnom se upotrebljavaju kao dodatak isplakama za bušenje, vezivo, sredstvo za pročišćavanje, adsorbens te kao barijera za podzemne vode.
- Zbog snažnog vezivanja i van der Waalsovih sila, za dispergiranje bentonita potrebne su intenzivne sile miješanja kako bi se aglomerati ravnomjerno razbili.
- Ultrazvučno dispergiranje vrlo je pouzdana metoda za proizvodnju visoko viskoznih suspenzija s visokom koncentracijom krutih tvari. Pritom ultrazvuk nadmašuje konvencionalne miješalice u proizvodnji homogenih suspenzija bentonita.
Dispergiranje bentonita
Bentonit ima brojne primjene, primjerice kao mazivo, zgušnjivač ili adsorbens. Kako bi se iskoristila svojstva bentonita kao materijala, njegove čestice/pločice moraju biti ravnomjerno raspoređene u osnovnom mediju. Disperzije bentonita imaju visok kapacitet bubrenja i mogu adsorbirati veliku količinu tekućine. Pri dispergiranju u tekućini disperzija bentonita stvara izrazito tiksotropnu koloidnu suspenziju ili gel. Koloidna svojstva disperzija bentonita uvelike ovise o kvaliteti disperzije. Stoga je sonikacija preferirana tehnika dispergiranja za dobivanje visokokvalitetnih suspenzija bentonita.
Ultrazvučno dispergiranje bentonita (provedeno ultrazvučnom miješalicom UIP2000hdT)
Problemi
Konvencionalne metode dispergiranja često ne mogu stvoriti intenzivne smične sile potrebne za pripremu homogene suspenzije funkcionaliziranog bentonita. Tiksotropnost bentonita te njegova iznimna sposobnost vezanja vode i bubrenja zahtijevaju iznadprosječnu opremu za dispergiranje koja se odlikuje sposobnošću obrade suspenzija visoke viskoznosti i osigurava dovoljno snažno smicanje za razbijanje aglomerata.
Viskoznost disperzije bentonita raste s porastom koncentracije. Konvencionalna oprema za miješanje ne može obraditi guste suspenzije te ne osigurava dovoljnu kvalitetu dispergiranja i hidratacije .
Zbog nedostatnog kapaciteta miješanja konvencionalni dispergatori moraju se kombinirati s dodatnim koracima obrade, primjerice mljevenjem.
Rješenje
Ultrazvučna oprema velike snage osigurava intenzivne smične sile koje lako razbijaju veze između čestica bentonita. Visoko viskozne suspenzije bentonita mogu se homogeno obrađivati propuštanjem suspenzije kroz komoru ultrazvučnog reaktora, gdje se čestice deaglomeriraju i dispergiraju do ujednačene veličine. Intenzivno miješanje i smicanje pomažu smanjiti čestice do ciljane veličine. Sonikacija velike snage raslojava i eksfolira bentonit (montmorilonit), čime nastaje velika površina čestica koja pridonosi poboljšanom bubrenju i funkcionalizaciji bentonita.
Ultrazvučno dispergiranje glina
Kako djeluje: Vrlo intenzivne ultrazvučne sile inducirane u tekućinama stvaraju kavitaciju. Ultrazvučna kavitacija očituje se kao čisto smicanje. Stoga je tehnologija ultrazvučnog miješanja i dispergiranja idealna za proizvodnju tiksotropnih suspenzija s vrlo visokim udjelom čestica.
Zahvaljujući intenzivnom smicanju ultrazvuk omogućuje učinkovito dispergiranje glina u suspenzije. Budući da se sonikacija provodi kao kontinuirani proces u liniji, čak i suspenzije visoke viskoznosti poput isplaka za bušenje, bitumenskih emulzija, lateksa ili boja.
Hielscher Ultrasonics vaš je partner za pouzdanu ultrazvučnu obradu. Nudimo vam cjelokupan raspon ultrazvučnih homogenizatora – od laboratorijskog uređaja do industrijske ultrazvučne opreme za zahtjevne primjene poput mljevenja, deaglomeracije i dispergiranja. Uz skupine uređaja UIP10000 ili UIP16000, praktički nema ograničenja u komercijalnoj obradi čak i tokova vrlo velikog volumena, uključujući visoko viskozne, pastozne materijale.
Industrijski ultrazvučni dispergatori
Ultrazvučno dispergiranje:
- Dispergiranje velikom brzinom
- Visoki udjeli krutih tvari
- Nanodispergiranje
- Potpuna hidratacija
- Bez “ribljih očiju“
- Poboljšano bubrenje
- Funkcionalizacija čestica
- Učinak geliranja
- Ujednačena obrada
- Reproducibilnost
- Pouzdana kvaliteta proizvoda
Ultrazvučna obrada u liniji
Literatura/Reference
- Bergaya, F.; Theng, BKG; Lagaly, G. (2011.): Handbook of Clay Science. Elservier 1978.
- Grim, RE:; Güven, N. (1978): Bentoniti: Geologija, mineralogija, svojstva i upotreba. 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.
- Wikipedija: Bentonit
O bentonitu
Bentonitne gline, uključujući natrijev bentonit, kalcijev bentonit i kalijev bentonit, uglavnom se sastoje od minerala smektita, najčešće montmorilonita (npr. Al-montmorilonit Al2O3•4(SiO2)•H2O). Montmorilonit je dioktaedarski smektit, no mogu se pojaviti i druge vrste smektita. Smektit je odgovoran za poželjna svojstva bentonita, ali na ta svojstva utječe i priroda izmjenjivih kationa u međuslojnom prostoru. Stoga bentoniti s Na+ kao međuslojnim kationom mogu imati vrlo različita svojstva od bentonita čiji je međuslojni kation Ca+. Većina komercijalnih bentonita sadržava više od 80% smektita, no kao nečistoće mogu se pojaviti i razni drugi minerali. Ti minerali mogu uključivati kvarc, feldspat, kalcit i gips. Njihova prisutnost može utjecati na industrijsku vrijednost bentonita, smanjujući je ili povećavajući ovisno o konkretnoj primjeni. Bentonit pokazuje izražena koloidna svojstva, a njegov se volumen pri dodiru s vodom višestruko povećava, stvarajući želatinoznu i viskoznu tekućinu. Posebna svojstva bentonita, poput hidratacije, bubrenja, apsorpcije vode, viskoznosti i tiksotropnosti, čine ga vrijednim materijalom za širok raspon primjena.
Bentonitne gline često se upotrebljavaju kao maziva, zgušnjivači, adsorbensi, reološki dodatci, veziva, katalizatori, sredstva za pročišćavanje, stabilizatori, emulgatori ili zemlje za izbjeljivanje. Zahvaljujući svojim funkcionalnim svojstvima, viskoelastični bentonitni gelovi imaju brojne primjene u industriji mineralnih ulja i bušenja, kemijskoj industriji, keramici, ljevaonicama, građevinskoj industriji i industriji sredstava za čišćenje, poljoprivredi i hortikulturi, proizvodnji papira, prehrambenoj industriji te kozmetičkom i farmaceutskom sektoru.
Bentonitni derivati poznati su pod nazivom Bentone, a riječ je o modificiranim organoglinama s funkcionalnim svojstvima prilagođenima određenim primjenama. Primjerice, Bentone 52, Bentone 57 i Bentone 1000 uobičajena su sredstva za zgušnjavanje koja se upotrebljavaju u bojama i premazima, dok su Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 i Bentone 1000 modifikatori reoloških svojstava koji se upotrebljavaju u naftnoj industriji i industriji bušenja. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA i Bentonite BC 342 upotrebljavaju se kao zgušnjivači i sredstva za geliranje u kozmetici i farmaceutskim proizvodima.
Snažni ultrazvučni uređaji tvrtke Hielscher pouzdani su i učinkoviti za ravnomjerno dispergiranje svih prahova organogline na bazi bentonita, hektorita i proizvoda Bentone u disperzije Bentone, gelove Bentone ili u formulacije konačnih proizvoda.
Korisne činjenice
Ultrazvučni homogenizatori tkiva često se nazivaju sonikator sa sondom/sonifikator, zvučni lizator, ultrazvučni razarač, ultrazvučni mlin, sonoruptor, sonifikator, zvučni dezintegrator, razarač stanica, ultrazvučni dispergator, emulgator ili uređaj za otapanje. Različiti nazivi proizlaze iz raznovrsnih primjena koje se mogu ostvariti sonikacijom.