Bentonīta disperģēšana ar ultraskaņu
- Bentonīta mālus, piemēram, nātrija bentonītu, kalcija bentonītu un kālija bentonītu, galvenokārt izmanto kā urbšanas šķidrumu piedevu, saistvielu, attīrīšanas līdzekli, adsorbentu un gruntsūdens barjeru.
- Spēcīgo saišu un van der Vālsa spēku dēļ bentonīta disperģēšanai nepieciešami intensīvi maisīšanas spēki, lai vienmērīgi sašķeltu aglomerātus.
- Disperģēšana ar ultraskaņu ir ļoti uzticama metode ļoti viskozu suspensiju iegūšanai ar augstu cietvielu koncentrāciju. Tādējādi ultraskaņa pārspēj tradicionālos maisītājus viendabīgu bentonīta suspensiju iegūšanā.
Bentonīta disperģēšana
Bentonītam ir daudzveidīgs lietojums, piemēram, kā smērvielai, biezinātājam vai adsorbentam. Lai izmantotu bentonīta materiāla īpašības, bentonīta daļiņām/plāksnītēm jābūt vienmērīgi izkliedētām pamatvidē. Bentonīta dispersijām ir augsta uzbriešanas spēja, un tās var adsorbēt lielu šķidruma daudzumu. Disperģējot šķidrumā, bentonīta dispersija veido izteikti tiksotropu koloidālu suspensiju vai gelu. Bentonīta dispersiju koloidālās īpašības ir ļoti atkarīgas no disperģēšanas kvalitātes. Tādēļ apstrāde ar ultraskaņu ir vēlamā disperģēšanas metode augstas kvalitātes bentonīta suspensiju iegūšanai.
Bentonīta disperģēšana ar ultraskaņu (veikta ar ultraskaņas maisītāju UIP2000hdT)
Problēmas
Tradicionālās disperģēšanas metodes bieži nespēj radīt intensīvos bīdes spēkus, kas nepieciešami viendabīgas funkcionalizēta bentonīta suspensijas pagatavošanai. Bentonīta tiksotropijas un tā ārkārtējās ūdens saistīšanas un uzbriešanas spējas dēļ nepieciešamas disperģēšanas iekārtas, kuru veiktspēja pārsniedz vidējo līmeni un kuras izcili tiek galā ar augstas viskozitātes suspensijām un nodrošina pietiekamu bīdi aglomerātu sašķelšanai.
Bentonīta dispersijas viskozitāte palielinās, pieaugot koncentrācijai. Tradicionālās maisīšanas iekārtas nespēj apstrādāt biezās suspensijas un nenodrošina pietiekamu disperģēšanas un hidratācijas kvalitāti.
Nepietiekamās maisīšanas jaudas dēļ tradicionālie disperģētāji jāapvieno ar papildu apstrādes posmiem, piemēram, malšanu.
Risinājums
Lieljaudas ultraskaņas iekārtas nodrošina intensīvus bīdes spēkus, kas viegli sarauj saites starp bentonīta daļiņām. Ļoti viskozas bentonīta suspensijas var viendabīgi apstrādāt, padodot suspensiju caur ultraskaņas reaktora kameru, kur daļiņas tiek deaglomerētas un disperģētas līdz vienādam daļiņu izmēram. Intensīvā maisīšana un bīde palīdz samazināt daļiņas līdz vēlamajam izmēram. Jaudīga apstrāde ar ultraskaņu atslāņo un sadala atsevišķās plāksnītēs bentonītu (montmorilonītu), radot lielu daļiņu virsmas laukumu, kas veicina labāku uzbriešanu un bentonīta funkcionalizāciju .
Mālu disperģēšana ar ultraskaņu
Darbības princips: Šķidrumos radīti ļoti intensīvi ultraskaņas spēki izraisa kavitāciju. Ultraskaņas kavitācija izpaužas kā tīra bīde. Tādējādi ultraskaņas maisīšanas un disperģēšanas tehnoloģija ir ideāli piemērota tiksotropu suspensiju iegūšanai ar ļoti augstu daļiņu saturu.
Intensīvās bīdes dēļ ultraskaņa ļauj efektīvi disperģēt mālus suspensijās. Tā kā apstrādi ar ultraskaņu veic kā nepārtrauktu procesu plūsmā, pat augstas viskozitātes suspensijas, piemēram, urbšanas duļķes, bitumena emulsijas, latekss vai krāsas.
Hielscher Ultrasonics ir jūsu partneris uzticamas apstrādes ar ultraskaņu nodrošināšanā. Mēs piedāvājam pilnu ultraskaņas homogenizatoru klāstu – no laboratorijas ierīces līdz rūpnieciskajām ultraskaņas iekārtām prasīgiem lietojumiem, piemēram, malšanai, deaglomerācijai un disperģēšanai. Izmantojot UIP10000 vai UIP16000 iekārtu grupas, pat ļoti liela apjoma plūsmu komerciālai apstrādei praktiski nav ierobežojumu, tostarp apstrādājot ļoti viskozus, pastveida materiālus.
Rūpnieciskie ultraskaņas disperģētāji
Disperģēšana ar ultraskaņu:
- Ātra disperģēšana
- Augsts cietvielu saturs
- Nanodisperģēšana
- Pilnīga hidratācija
- Bez “zivju acīm“
- Uzlabota uzbriešana
- Daļiņu funkcionalizācija
- Želēšanas efekts
- Vienmērīga apstrāde
- Atkārtojamība
- Uzticama produkta kvalitāte
Apstrāde ar ultraskaņu plūsmā
Literatūra/atsauces
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Mālu zinātnes rokasgrāmata. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentonīti: ģeoloģija, mineraloģija, īpašības un lietojums. Elservier 2011.
- Mekhamer, W. K. (2010): Ar ultraskaņu mehāniski deformēta neapstrādāta bentonīta koloidālā stabilitāte. Journal of Saudi Chemical Society 14, 2010. 301–306.
- Vikipēdija: Bentonīts
Par bentonītu
Bentonīta māli, tostarp nātrija bentonīts, kalcija bentonīts un kālija bentonīts, galvenokārt sastāv no smektītu grupas minerāliem, parasti no montmorilonīta (piemēram, Al-montmorilonīts Al2O3•4(SiO2)•H2O). Montmorilonīts ir dioktaedrisks smektīts, taču var būt sastopami arī citi smektītu veidi. Smektīts nosaka bentonīta vēlamās īpašības, tomēr tās ietekmē arī apmaināmo katjonu veids starpslānī. Tādēļ bentonītiem, kuru starpslāņa katjons ir Na+, var būt ļoti atšķirīgas īpašības salīdzinājumā ar bentonītiem, kuru starpslāņa katjons ir Ca+. Lielākā daļa komerciālo bentonītu satur vairāk nekā 80% smektīta, tomēr piemaisījumu veidā var būt sastopami arī dažādi citi minerāli. Šie minerāli var ietvert kvarcu, laukšpatu, kalcītu un ģipsi. Šo minerālu klātbūtne var ietekmēt rūpniecisko vērtību, samazinot vai palielinot bentonīta vērtību atkarībā no konkrētā lietojuma. Bentonītam piemīt izteiktas koloidālās īpašības, un, nonākot saskarē ar ūdeni, tā tilpums palielinās vairākas reizes, veidojot želejveidīgu un viskozu šķidrumu. Bentonīta īpašās īpašības, piemēram, hidratācija, uzbriešana, ūdens absorbcija, viskozitāte un tiksotropija, padara to par vērtīgu materiālu plašam lietojumu klāstam.
Bentonīta mālus parasti izmanto kā smērvielas, biezinātājus, adsorbentus, reoloģiskās piedevas, saistvielas, katalizatorus, attīrīšanas līdzekļus, stabilizatorus, emulgatorus vai balināšanas mālus. Pateicoties to funkcionālajām īpašībām, viskoelastīgo bentonīta gelu daudzveidīgais lietojums aptver minerāleļļu un urbšanas nozari, ķīmiju, keramiku, lietuves, būvniecības un tīrīšanas nozari, lauksaimniecību un dārzkopību, papīra ražošanu, pārtikas rūpniecību, kā arī kosmētikas un farmācijas nozari.
Bentonīta atvasinājumi ir pazīstami kā Bentone, kas ir modificēti organomāli ar konkrētiem lietojumiem pielāgotām funkcionālajām īpašībām. Piemēram, Bentone 52 un Bentone 57 un Bentone 1000 ir izplatīti biezinātāji, ko izmanto krāsās un pārklājumos, savukārt Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 un Bentone 1000 ir reoloģijas modifikatori, ko izmanto naftas un urbšanas nozarē. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA un Bentonite BC 342 izmanto kā biezinātājus un gelveidotājus kosmētikā un farmācijā.
Hielscher jaudīgās ultraskaņas iekārtas ir uzticamas un efektīvas visu bentonīta, hektorīta un Bentone organomālu pulveru vienmērīgai disperģēšanai Bentone dispersijās, Bentone gelos vai galaproduktu sastāvos.
Noderīgi fakti
Ultraskaņas audu homogenizatorus bieži dēvē par zondes sonikatoriem/sonifikatoriem, ultraskaņas lizatoriem, ultraskaņas dezintegratoriem, ultraskaņas dzirnavām, sonoruptoriem, sonifikatoriem, ultraskaņas dismembratoriem, šūnu dezintegratoriem, ultraskaņas disperģētājiem, emulgatoriem vai šķīdinātājiem. Dažādie termini izriet no daudzveidīgajiem lietojumiem, kurus var īstenot ar apstrādi ar ultraskaņu.