Dispersão ultrassónica de bentonite
- As argilas bentoníticas, como a bentonite sódica, a bentonite cálcica e a bentonite potássica, são utilizadas principalmente como aditivo para fluidos de perfuração, aglutinante, purificador, adsorvente e barreira às águas subterrâneas.
- Devido às ligações fortes e às forças de van der Waals, a dispersibilidade da bentonite exige forças de mistura intensas para desfazer uniformemente os aglomerados.
- A dispersão ultrassónica é um método altamente fiável para produzir suspensões altamente viscosas com elevadas concentrações de sólidos. Assim, os ultrassons superam os agitadores convencionais na produção de suspensões homogéneas de bentonite.
Dispersão de bentonite
A bentonite tem inúmeras aplicações, como lubrificante, espessante ou adsorvente. Para tirar partido das características materiais da bentonite, as partículas/plaquetas de bentonite têm de ser uniformemente distribuídas num meio de base. As dispersões de bentonite têm uma elevada capacidade de intumescimento e podem adsorver uma grande quantidade de fluido. Quando dispersa num líquido, a dispersão de bentonite forma uma suspensão coloidal ou um gel altamente tixotrópico . As propriedades coloidais das dispersões de bentonite dependem fortemente da qualidade da dispersão. Por isso, a sonicação é a técnica de dispersão preferida para obter suspensões de bentonite de elevada qualidade.
Dispersão ultrassónica de bentonite (realizada com o misturador ultrassónico UIP2000hdT)
Problemas
Os métodos convencionais de dispersão muitas vezes não conseguem gerar as forças de cisalhamento intensas necessárias para preparar uma suspensão homogénea de bentonite funcionalizada. A tixotropia da bentonite e a sua extraordinária capacidade de retenção de água e de intumescimento exigem equipamento de dispersão superior à média, que se destaque no processamento de suspensões de elevada viscosidade e forneça cisalhamento suficiente para desfazer os aglomerados.
A viscosidade da dispersão de bentonite aumenta com o aumento da concentração. O equipamento de mistura convencional não consegue processar as suspensões espessas, proporcionando uma qualidade insuficiente de dispersão e hidratação .
Devido à capacidade de mistura insuficiente, os dispersores convencionais têm de ser combinados com etapas de processamento adicionais, por exemplo, moagem.
Solução
O equipamento ultrassónico de alta potência proporciona forças de cisalhamento intensas que rompem facilmente as ligações entre as partículas de bentonite. As suspensões de bentonite altamente viscosas podem ser processadas de forma homogénea, fazendo passar a suspensão por uma câmara de reator ultrassónico, onde as partículas são desaglomeradas e dispersas até atingirem um tamanho de partícula uniforme. A agitação e o cisalhamento intensos ajudam a reduzir as partículas até ao tamanho pretendido. A sonicação potente delamina e esfolia a bentonite (montmorilonite), resultando numa elevada área superficial das partículas, que contribui para melhorar o intumescimento e a funcionalização da bentonite.
Dispersão ultrassónica de argilas
Como funciona: As forças ultrassónicas de elevada intensidade induzidas em líquidos criam cavitação. A cavitação ultrassónica manifesta-se sob a forma de cisalhamento puro. Assim, a tecnologia de mistura e dispersão ultrassónica é ideal para produzir suspensões tixotrópicas com uma carga de partículas muito elevada.
Devido ao cisalhamento intenso, os ultrassons permitem dispersar eficientemente as argilas em suspensões. Como a sonicação é realizada como um processo contínuo em linha, mesmo suspensões de elevada viscosidade, como lamas de perfuração, emulsões de betume, látex ou tintas.
Hielscher Ultrasonics é o seu parceiro para um processamento ultrassónico fiável. Oferecemos-lhe a gama completa de homogeneizadores ultrassónicos – desde o dispositivo de laboratório até ao equipamento ultrassónico industrial para aplicações exigentes, como moagem, desaglomeração e dispersão. Com conjuntos de UIP10000 ou UIP16000, praticamente não há limites ao processamento comercial de fluxos de volume mesmo muito elevado, incluindo material altamente viscoso e pastoso.
Dispersores ultrassónicos industriais
Dispersão ultrassónica:
- Dispersão a alta velocidade
- Elevadas cargas de sólidos
- Dispersão nanométrica
- Hidratação completa
- Sem “olhos de peixe“
- Intumescimento melhorado
- Funcionalização das partículas
- Efeito gelificante
- Processamento uniforme
- Reprodutibilidade
- Qualidade fiável do produto
Processamento ultrassónico em linha
Bibliografia/Referências
- Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Handbook of Clay Science. Elservier 1978.
- Grim, R.E.; Güven, N. (1978): Bentonites: Geologia, mineralogia, propriedades e usos. 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.
- Wikipédia: Bentonite
Sobre a bentonite
As argilas bentoníticas, como a bentonite sódica, a bentonite cálcica e a bentonite potássica, consistem principalmente em minerais do grupo das esmectites, geralmente montmorilonite (por exemplo, Al-montmorilonite Al2O3•4(SiO2)•H2O). A montmorilonite é uma esmectite dioctaédrica, mas podem ocorrer outros tipos de esmectite. A esmectite é responsável pelas propriedades desejáveis da bentonite, mas a natureza dos catiões permutáveis no espaço interlamelar também influencia as propriedades. Por isso, as bentonites com Na+ como catião interlamelar podem ter propriedades muito diferentes das bentonites cujo catião interlamelar é Ca+. A maioria das bentonites comerciais contém mais de 80% de esmectite; contudo, podem ocorrer vários outros minerais como impurezas. Estes minerais podem incluir quartzo, feldspato, calcite e gesso. A presença destes minerais pode afetar o valor industrial, reduzindo ou aumentando o valor da bentonite consoante a aplicação específica. A bentonite apresenta propriedades coloidais acentuadas e o seu volume aumenta várias vezes ao entrar em contacto com a água, criando um fluido gelatinoso e viscoso . As propriedades especiais da bentonite, como hidratação, intumescimento, absorção de água, viscosidade e tixotropia, tornam-na um material valioso para uma vasta gama de aplicações.
As argilas bentoníticas são normalmente utilizadas como lubrificantes, espessantes, adsorventes, aditivos reológicos, aglutinantes, catalisadores, purificadores, estabilizadores, emulsionantes ou terras descolorantes. Devido às suas funcionalidades, as inúmeras aplicações dos géis viscoelásticos de bentonite abrangem a indústria dos óleos minerais e da perfuração, a química, a cerâmica, as fundições, a indústria da construção e da limpeza, a agricultura e a horticultura, a produção de papel, a indústria alimentar, bem como os setores cosmético e farmacêutico.
Os derivados da bentonite são conhecidos como Bentone e são argilas organofílicas modificadas com funcionalidades adaptadas a aplicações específicas. Por exemplo, Bentone 52, Bentone 57 e Bentone 1000 são agentes espessantes comuns utilizados em tintas e revestimentos, enquanto Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 e Bentone 1000 são modificadores de reologia utilizados na indústria petrolífera e de perfuração. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA e Bentonite BC 342 são utilizados como espessantes e agentes gelificantes em cosméticos e produtos farmacêuticos.
As potentes máquinas ultrassónicas da Hielscher são fiáveis e eficazes para dispersar uniformemente todos os pós de argilas organofílicas de bentonite, hectorite e Bentone em dispersões de Bentone, géis de Bentone ou em formulações de produtos finais.
Informações úteis
Os homogeneizadores ultrassónicos de tecidos são frequentemente designados como sonicador de sonda/sonificador, lisador sónico, disruptor por ultrassons, triturador ultrassónico, sono-ruptor, sonificador, desmembrador sónico, disruptor celular, dispersor ultrassónico, emulsionante ou dissolutor. Os diferentes termos resultam das várias aplicações que podem ser realizadas por sonicação.