Ultradźwiękowe dyspergowanie bentonitu
- Gliny bentonitowe, takie jak bentonit sodowy, bentonit wapniowy i bentonit potasowy, są stosowane głównie jako dodatki do płuczek wiertniczych, spoiwa, środki oczyszczające, adsorbenty oraz bariery dla wód gruntowych.
- Ze względu na silne wiązania i siły van der Waalsa dyspergowanie bentonitu wymaga intensywnych sił mieszania, aby równomiernie rozbić aglomeraty.
- Dyspergowanie ultradźwiękowe jest wysoce niezawodną metodą wytwarzania zawiesin o wysokiej lepkości i dużym stężeniu substancji stałych. Ultradźwięki przewyższają zatem konwencjonalne mieszadła pod względem wytwarzania jednorodnych zawiesin bentonitu.
Dyspergowanie bentonitu
Bentonit ma różnorodne zastosowania, między innymi jako środek smarny, zagęstnik lub adsorbent. Aby wykorzystać właściwości materiałowe bentonitu, jego cząstki/płytki muszą być równomiernie rozmieszczone w ośrodku bazowym. Dyspersje bentonitu mają dużą zdolność pęcznienia i mogą adsorbować dużą ilość płynu. Po zdyspergowaniu w cieczy bentonit tworzy silnie tiksotropową zawiesinę koloidalną lub żel. Właściwości koloidalne dyspersji bentonitu w dużym stopniu zależą od jakości dyspersji. Dlatego sonikacja jest preferowaną techniką dyspergowania umożliwiającą uzyskanie wysokiej jakości zawiesin bentonitu.
Ultradźwiękowe dyspergowanie bentonitu (przeprowadzone za pomocą mieszalnika ultradźwiękowego UIP2000hdT)
Problemy
Konwencjonalne metody dyspergowania często nie są w stanie wytworzyć intensywnych sił ścinających wymaganych do przygotowania jednorodnej zawiesiny funkcjonalizowanego bentonitu. Tiksotropia bentonitu oraz jego wyjątkowa zdolność wiązania wody i pęcznienia wymagają ponadprzeciętnego sprzętu do dyspergowania, który doskonale radzi sobie z przetwarzaniem zawiesin o wysokiej lepkości i zapewnia ścinanie wystarczające do rozbicia aglomeratów.
Lepkość dyspersji bentonitu wzrasta wraz ze wzrostem stężenia. Konwencjonalne urządzenia mieszające nie są w stanie przetwarzać gęstych zawiesin, co skutkuje niedostateczną jakością dyspersji i hydratacji .
Ze względu na niewystarczającą zdolność mieszania konwencjonalne dyspergatory muszą być stosowane w połączeniu z dodatkowymi etapami przetwarzania, np. mieleniem.
Rozwiązanie
Urządzenia ultradźwiękowe dużej mocy zapewniają intensywne siły ścinające , które z łatwością rozrywają wiązania między cząstkami bentonitu. Zawiesiny bentonitu o wysokiej lepkości można przetwarzać jednorodnie, przepuszczając je przez komorę reaktora ultradźwiękowego, w której cząstki są deaglomerowane i dyspergowane do uzyskania jednolitej wielkości cząstek. Intensywne mieszanie i ścinanie wspomagają zmniejszanie cząstek do docelowej wielkości. Sonikacja dużej mocy delaminuje i eksfoliuje bentonit (montmorylonit), co prowadzi do uzyskania dużej powierzchni cząstek, przyczyniającej się do poprawy pęcznienia i funkcjonalizacji bentonitu.
Ultradźwiękowe dyspergowanie glin
Jak to działa: Bardzo intensywne siły ultradźwiękowe wywoływane w cieczach powodują kawitację. Ultradźwiękowa kawitacja przejawia się w postaci czystego ścinania. Dlatego technologia ultradźwiękowego mieszania i dyspergowania idealnie nadaje się do wytwarzania zawiesin tiksotropowych o bardzo dużej zawartości cząstek.
Dzięki intensywnemu ścinaniu ultradźwięki umożliwiają efektywne dyspergowanie glin w zawiesinach. Ponieważ sonikacja jest prowadzona jako ciągły proces w linii, nawet zawiesiny o wysokiej lepkości, takie jak płuczki wiertnicze, emulsje bitumiczne, lateks lub farby.
Hielscher Ultrasonics jest Państwa partnerem w zakresie niezawodnego przetwarzania ultradźwiękowego. Oferujemy pełną gamę homogenizatorów ultradźwiękowych – od urządzenia laboratoryjnego po przemysłowe urządzenia ultradźwiękowe do wymagających zastosowań, takich jak mielenie, deaglomeracja i dyspergowanie. Dzięki zespołom urządzeń UIP10000 lub UIP16000, praktycznie nie ma ograniczeń w komercyjnym przetwarzaniu nawet strumieni o bardzo dużej objętości, w tym materiałów o wysokiej lepkości i konsystencji pasty.
Przemysłowe dyspergatory ultradźwiękowe
Dyspergowanie ultradźwiękowe:
- Szybkie dyspergowanie
- Duża zawartość substancji stałych
- Dyspergowanie w skali nano
- Pełna hydratacja
- Brak „rybich oczu„
- Lepsze pęcznienie
- Funkcjonalizacja cząstek
- Efekt żelowania
- Równomierne przetwarzanie
- Odtwarzalność
- Niezawodna jakość produktu
Przetwarzanie ultradźwiękowe w linii
Literatura/Źródła
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Handbook of Clay Science. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentonites: Geologia, mineralogia, właściwości i zastosowania. 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: Bentonit
O bentonicie
Gliny bentonitowe, takie jak bentonit sodowy, bentonit wapniowy i bentonit potasowy, składają się głównie z minerałów smektytowych, zwykle z montmorylonitu (np. montmorylonit glinowy Al2O3•4(SiO2)•H2O). Montmorylonit jest smektytem dioktaedrycznym, ale mogą występować również inne rodzaje smektytu. Smektyt odpowiada za pożądane właściwości bentonitu, jednak wpływa na nie również charakter kationów wymiennych w przestrzeni międzypakietowej. Dlatego bentonity z Na+ jako kationem międzypakietowym mogą mieć właściwości bardzo odmienne od bentonitów, w których kationem międzypakietowym jest Ca+. Większość bentonitów dostępnych w handlu zawiera ponad 80% smektytu, jednak jako zanieczyszczenia mogą występować różne inne minerały. Minerały te mogą obejmować kwarc, skaleń, kalcyt i gips. Ich obecność może wpływać na wartość przemysłową bentonitu, zmniejszając ją lub zwiększając w zależności od konkretnego zastosowania. Bentonit wykazuje silne właściwości koloidalne , a jego objętość zwiększa się kilkukrotnie w kontakcie z wodą, tworząc galaretowaty i lepki płyn. Szczególne właściwości bentonitu, takie jak hydratacja, pęcznienie, absorpcja wody, lepkość oraz tiksotropia, czynią go cennym materiałem o szerokim zakresie zastosowań.
Gliny bentonitowe są powszechnie stosowane jako środki smarne, zagęstniki, adsorbenty, dodatki reologiczne, spoiwa, katalizatory, środki oczyszczające, stabilizatory, emulgatory lub ziemie bielące. Dzięki ich właściwościom funkcjonalnym lepkosprężyste żele bentonitowe znajdują różnorodne zastosowania w przemyśle naftowym i wiertniczym, chemicznym, ceramicznym, odlewniczym, budowlanym i czyszczącym, w rolnictwie i ogrodnictwie, produkcji papieru, przemyśle spożywczym, a także w sektorze kosmetycznym i farmaceutycznym.
Bentonitowe pochodne są znane jako Bentone i są modyfikowanymi organoglinami o właściwościach funkcjonalnych dostosowanych do konkretnych zastosowań. Na przykład Bentone 52, Bentone 57 i Bentone 1000 są powszechnie stosowanymi środkami zagęszczającymi do farb i powłok, natomiast Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 i Bentone 1000 są modyfikatorami reologii stosowanymi w przemyśle naftowym i wiertniczym. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA i Bentonite BC 342 są stosowane jako zagęstniki i środki żelujące w kosmetykach i produktach farmaceutycznych.
Urządzenia ultradźwiękowe dużej mocy firmy Hielscher są niezawodne i skuteczne w równomiernym dyspergowaniu wszystkich proszków organoglin: bentonitu, hektorytu i Bentone w celu uzyskania dyspersji bentone, żeli bentone lub wprowadzania ich do formulacji produktów końcowych.
Warto wiedzieć
Ultradźwiękowe homogenizatory tkanek są często określane jako sonikator sondowy/sonifikator, lizator ultradźwiękowy, urządzenie do rozbijania ultradźwiękowego, młynek ultradźwiękowy, sonoruptor, sonifier, dezintegrator ultradźwiękowy, urządzenie do rozbijania komórek, dyspergator ultradźwiękowy, emulgator lub urządzenie do rozpuszczania. Różne określenia wynikają z różnorodnych zastosowań, które można realizować za pomocą sonikacji.