Dispersione della bentonite mediante ultrasuoni
- Le argille bentonitiche, come la bentonite sodica, la bentonite calcica e la bentonite potassica, sono utilizzate principalmente come additivi per fluidi di perforazione, leganti, purificanti, adsorbenti e barriere per le acque sotterranee.
- A causa dei forti legami e delle forze di van der Waals, la disperdibilità della bentonite richiede intense forze di miscelazione per rompere uniformemente gli agglomerati.
- La dispersione mediante ultrasuoni è un metodo altamente affidabile per produrre sospensioni altamente viscose con elevate concentrazioni di solidi. Gli ultrasuoni superano quindi gli agitatori convenzionali nella produzione di sospensioni omogenee di bentonite.
Dispersione della bentonite
La bentonite trova molteplici applicazioni come lubrificante, addensante o adsorbente. Per sfruttare le caratteristiche del materiale, le particelle o lamelle di bentonite devono essere distribuite uniformemente in un mezzo di base. Le dispersioni di bentonite hanno un’elevata capacità di rigonfiamento e possono adsorbire grandi quantità di fluido. Quando viene dispersa in un liquido, la bentonite forma una sospensione colloidale o un gel altamente tissotropico . Le proprietà colloidali delle dispersioni di bentonite dipendono fortemente dalla qualità della dispersione. Pertanto, la sonicazione è la tecnica di dispersione preferita per ottenere sospensioni di bentonite di alta qualità.
Dispersione della bentonite mediante ultrasuoni (eseguita con il miscelatore a ultrasuoni UIP2000hdT)
Problemi
I metodi di dispersione convenzionali spesso non riescono a generare le intense forze di taglio necessarie per preparare una sospensione omogenea di bentonite funzionalizzata. La tissotropia della bentonite e la sua straordinaria capacità di legare l’acqua e di rigonfiarsi richiedono apparecchiature di dispersione superiori alla media, che eccellano nel trattamento di sospensioni ad alta viscosità e forniscano un’azione di taglio sufficiente a rompere gli agglomerati.
La viscosità della dispersione di bentonite aumenta all’aumentare della concentrazione. Le apparecchiature di miscelazione convenzionali non sono in grado di trattare le sospensioni dense e non garantiscono dispersione e idratazione di qualità.
A causa dell’insufficiente capacità di miscelazione, i dispersori convenzionali devono essere combinati con ulteriori fasi di trattamento, ad esempio la macinazione.
Soluzione
Le apparecchiature a ultrasuoni ad alta potenza offrono intense forze di taglio che rompono facilmente i legami tra le particelle di bentonite. Le sospensioni di bentonite altamente viscose possono essere trattate in modo omogeneo facendo passare la sospensione attraverso la camera di un reattore a ultrasuoni, dove le particelle vengono deagglomerate e disperse fino a ottenere una dimensione uniforme delle particelle. L’intensa agitazione e l’azione di taglio favoriscono la riduzione delle particelle fino alla dimensione desiderata. La sonicazione ad alta potenza delamina ed esfolia la bentonite (montmorillonite), producendo un’elevata superficie delle particelle che contribuisce a migliorare il rigonfiamento e la funzionalizzazione della bentonite.
Dispersione delle argille mediante ultrasuoni
Come funziona: Le forze ultrasoniche di elevatissima intensità indotte nei liquidi generano cavitazione. La cavitazione ultrasonica si manifesta come puro taglio. La tecnologia di miscelazione e dispersione mediante ultrasuoni è quindi ideale per produrre sospensioni tissotropiche con un carico di particelle molto elevato.
Grazie all’intensa azione di taglio, gli ultrasuoni consentono di disperdere efficacemente le argille in sospensioni. Poiché la sonicazione viene eseguita come processo continuo in linea, anche sospensioni ad alta viscosità come fanghi di perforazione, emulsioni di bitume, lattice o vernici.
Hielscher Ultrasonics è il vostro partner per trattamenti affidabili mediante ultrasuoni. Vi offriamo la gamma completa di omogeneizzatori a ultrasuoni – dal dispositivo da laboratorio alle apparecchiature industriali a ultrasuoni per applicazioni impegnative come macinazione, deagglomerazione e dispersione. Con gruppi di UIP10000 o UIP16000, non vi sono praticamente limiti nel trattamento su scala commerciale anche di flussi volumetrici molto elevati, compresi materiali altamente viscosi e pastosi.
Dispersori industriali a ultrasuoni
Dispersione mediante ultrasuoni:
- Dispersione ad alta velocità
- Elevati carichi di solidi
- Dispersione su scala nanometrica
- Idratazione completa
- Assenza di “occhi di pesce“
- Rigonfiamento migliorato
- Funzionalizzazione delle particelle
- Effetto gelificante
- Trattamento uniforme
- Riproducibilità
- Qualità affidabile del prodotto
Trattamento a ultrasuoni in linea
Bibliografia/Riferimenti
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Manuale di scienza delle argille. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentoniti: Geologia, mineralogia, proprietà e usi. 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
Informazioni sulla bentonite
Le argille bentonitiche, tra cui la bentonite sodica, la bentonite calcica e la bentonite potassica, sono costituite principalmente da minerali del gruppo delle smectiti, solitamente montmorillonite (ad esempio Al-montmorillonite Al2O3•4(SiO2)•H2O). La montmorillonite è una smectite diottaedrica, ma possono essere presenti anche altri tipi di smectite. La smectite è responsabile delle proprietà desiderabili della bentonite, ma anche la natura dei cationi scambiabili nello spazio interlamellare influenza tali proprietà. Pertanto, le bentoniti con Na+ come catione interlamellare possono avere proprietà molto diverse da quelle delle bentoniti in cui il catione interlamellare è Ca+. La maggior parte delle bentoniti commerciali contiene più dell’80% di smectite; tuttavia, possono essere presenti vari altri minerali come impurità. Questi minerali possono comprendere quarzo, feldspato, calcite e gesso. La presenza di questi minerali può influire sul valore industriale della bentonite, riducendolo o aumentandolo a seconda dell’applicazione specifica. La bentonite presenta spiccate proprietà colloidali e il suo volume aumenta di diverse volte quando entra in contatto con l’acqua, creando un fluido gelatinoso e viscoso . Le proprietà particolari della bentonite, come l’idratazione, il rigonfiamento, l’assorbimento d’acqua, la viscosità e la tissotropia, la rendono un materiale prezioso per un’ampia gamma di applicazioni.
Le argille bentonitiche sono comunemente utilizzate come lubrificanti, addensanti, adsorbenti, additivi reologici, leganti, catalizzatori, purificanti, stabilizzanti, emulsionanti o terre decoloranti. Grazie alle loro funzionalità, le molteplici applicazioni dei gel viscoelastici di bentonite si estendono all’industria degli oli minerali e della perforazione, alla chimica, alla ceramica, alle fonderie, all’edilizia e all’industria della pulizia, all’agricoltura e all’orticoltura, alla produzione della carta, all’industria alimentare, nonché ai settori cosmetico e farmaceutico.
I derivati della bentonite sono noti come Bentone, che sono argille organofile modificate con funzionalità adattate ad applicazioni specifiche. Ad esempio, Bentone 52, Bentone 57 e Bentone 1000 sono comuni agenti addensanti utilizzati per vernici e rivestimenti, mentre Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 e Bentone 1000 sono modificatori reologici utilizzati nell’industria petrolifera e della perforazione. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA e Bentonite BC 342 sono utilizzati come addensanti e gelificanti nei cosmetici e nei prodotti farmaceutici.
Le potenti macchine a ultrasuoni Hielscher sono affidabili ed efficaci per disperdere uniformemente tutte le polveri di argille organofile di bentonite, hectorite e Bentone in dispersioni di bentone, gel di bentone o nelle formulazioni dei prodotti finali.
Informazioni utili
Gli omogeneizzatori a ultrasuoni per tessuti sono spesso denominati sonicatore a sonda/sonificatore, lisatore sonico, disgregatore a ultrasuoni, macinatore a ultrasuoni, sonoruttore, sonificatore, dismembratore sonico, disgregatore cellulare, dispersore a ultrasuoni, emulsionatore o dissolutore. I diversi termini derivano dalle varie applicazioni che possono essere svolte mediante sonicazione.