Dispersia bentonitei cu ultrasunete
- Argilele bentonitice, cum ar fi bentonita de sodiu, bentonita de calciu și bentonita de potasiu, sunt utilizate în principal ca aditiv pentru fluidele de foraj, liant, agent de purificare, adsorbant și ca barieră pentru apele subterane.
- Din cauza legăturilor puternice și a forțelor van der Waals, dispersabilitatea bentonitei necesită forțe de amestecare intense pentru a sparge uniform aglomeratele.
- Dispersarea cu ultrasunete este o metodă extrem de fiabilă pentru producerea de suspensii foarte vâscoase cu o concentrație mare de substanță solidă. Astfel, ultrasunetele depășesc agitatoarele convenționale în producerea de suspensii omogene de bentonită.
Dispersia bentonitei
Bentonita are numeroase aplicații, cum ar fi lubrifiant, agent de îngroșare sau adsorbant. Pentru a beneficia de caracteristicile materiale ale bentonitei, particulele/ plăcuțele de bentonită trebuie să fie distribuite uniform într-un mediu de bază. Dispersiile de bentonită au o capacitate mare de umflare și pot adsorbi o cantitate mare de fluid. Atunci când este dispersată într-un lichid, dispersia de bentonită este puternic tixotropă și formează o suspensie coloidală sau un gel. Proprietățile coloidale ale dispersiilor de bentonită depind în mare măsură de calitatea dispersiei. Prin urmare, ultrasonicarea este tehnica de dispersare preferată pentru obținerea de suspensii de bentonită de înaltă calitate.
Dispersia cu ultrasunete a bentonitei (realizată cu mixerul cu ultrasunete UIP2000hdT)
Probleme
Metodele convenționale de dispersare nu pot genera adesea forțele de forfecare intense necesare pentru prepararea unei suspensii omogene de bentonită funcționalizată. Tixotropia bentonitei și capacitatea sa extraordinară de legare a apei și de umflare necesită echipamente de dispersare peste medie, care să exceleze în manipularea suspensiilor cu vâscozitate ridicată și să asigure suficientă forfecare pentru a sparge aglomeratele.
Vâscozitatea dispersiei de bentonită crește odată cu creșterea concentrației. Echipamentele convenționale de amestecare nu sunt capabile să manipuleze suspensiile groase, cărora le lipsește o dispersie și hidratare de calitate.
Din cauza capacității de amestecare insuficiente, dispersoarele convenționale trebuie combinate cu etape suplimentare de procesare, de ex. măcinarea.
Soluție
Echipamentele cu ultrasunete de mare putere oferă forțe de forfecare intense care rup cu ușurință legăturile dintre particulele de bentonită. Suspensiile de bentonită foarte vâscoase pot fi procesate omogen prin alimentarea suspensiei printr-o cameră de reactor cu ultrasunete, în care particulele sunt dezaglomerate și dispersate până la o dimensiune uniformă a particulelor. Agitarea și forfecarea intense contribuie la reducerea particulelor până la dimensiunea țintă a particulelor. Ultrasonicarea puternică delaminează și exfoliază bentonita (montmorillonitul), rezultând o suprafață mare a particulelor, care contribuie la o umflare îmbunătățită și la funcționalizarea bentonitei.
Dispersia argilelor cu ultrasunete
Cum funcționează: Forțele ultrasonice de mare intensitate induse în lichide generează cavitație. Cavitația ultrasonică se manifestă prin forfecare pură. Astfel, tehnologia de amestecare și dispersare cu ultrasunete este ideală pentru producerea de suspensii tixotrope cu o încărcare foarte mare de particule.
Datorită forfecării intense, ultrasunetele permit dispersarea eficientă a argilelor în suspensii. Deoarece sonicarea se realizează ca proces continuu în linie, chiar și suspensiile cu vâscozitate ridicată, cum ar fi noroiurile de foraj, emulsiile de bitum, latexul sau vopselele.
Hielscher Ultrasonics este partenerul dumneavoastră atunci când este vorba de procesare fiabilă cu ultrasunete. Vă oferim întreaga gamă de omogenizatoare cu ultrasunete – de la dispozitivul de laborator până la echipamentele industriale cu ultrasunete pentru aplicații solicitante, cum ar fi măcinarea, dezaglomerarea și dispersarea. Cu clustere de UIP10000 sau UIP16000, practic nu există nicio limită în procesarea comercială chiar și a fluxurilor de volum foarte mare, inclusiv a materialelor pastoase, foarte vâscoase.
Dispersoare industriale cu ultrasunete
Dispersia cu ultrasunete:
- Dispersie de mare viteză
- Încărcări mari de substanțe solide
- Nanodispersie
- Hidratare completă
- Fără „ochi de pește„
- Umflare îmbunătățită
- Funcționalizarea particulelor
- Efect de gelifiere
- Procesare uniformă
- Reproductibilitate
- Calitate fiabilă a produsului
Procesare cu ultrasunete în linie
Literatură/Referințe
- Bergaya, F .; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Manual de știință a lutului. Elservier 1978.
- Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentonite: geologie, mineralogie, proprietăți și utilizări. Elservier 2011.
- Mekhamer, W. K. (2010): Stabilitatea coloidală a bentonitei brute deformată mecanic prin ultrasunete. Jurnalul Societății Chimice din Arabia Saudită 14, 2010. 301-306.
- Wikipedia: Bentonite
Despre bentonită
Argilele bentonitice, inclusiv bentonita de sodiu, bentonita de calciu și bentonita de potasiu, constau în principal din minerale smectitice, de obicei montmorillonit (de ex. Al-montmorillonit Al2O3•4(SiO2)•H2O). Montmorillonitul este o smectită dioctaedrică, dar pot apărea, eventual, și alte tipuri de smectită. Smectita este responsabilă pentru proprietățile dezirabile ale bentonitei, dar și natura cationilor schimbabili din spațiul interstratificat influențează proprietățile. Prin urmare, bentonitele cu Na+ drept cation interstratificat pot avea proprietăți foarte diferite față de bentonitele în care cationul interstratificat este Ca+. Majoritatea bentonitelor comerciale conțin peste 80% smectită; totuși, diverse alte minerale pot apărea ca impurități. Aceste minerale pot include cuarț, feldspat, calcit și gips. Prezența acestor minerale poate afecta valoarea industrială, reducând sau crescând valoarea bentonitei în funcție de aplicația specifică. Bentonita prezintă proprietăți coloidale puternice și volumul său crește de câteva ori la contactul cu apa, creând un fluid gelatinos și vâscos. Proprietățile speciale ale bentonitei, precum hidratarea, umflarea, absorbția apei, vâscozitatea și tixotropia, o fac un material valoros pentru o gamă largă de aplicații.
Argilele bentonitice sunt utilizate în mod obișnuit ca lubrifianți, agenți de îngroșare, adsorbanți, aditivi reologici, lianți, catalizatori, agenți de purificare, stabilizatori, emulgatori sau pământuri decolorante. Datorită funcționalităților sale, numeroasele aplicații ale gelurilor vâscoelastice de bentonită se extind în industria uleiurilor minerale & a forajului, chimie, ceramică, turnătorii, industria construcțiilor și a curățeniei, agricultură & horticultură, producția de hârtie, industria alimentară, precum și în sectorul cosmetic și farmaceutic.
Bentonita are derivați cunoscuți sub numele de Bentone, care sunt organoargile modificate cu funcționalități adaptate aplicațiilor specifice. De exemplu, Bentone 52, Bentone 57 și Bentone 1000 sunt agenți de îngroșare uzuali utilizați pentru vopsele și acoperiri, în timp ce Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 și Bentone 1000 sunt modificatori reologici utilizați în industria petrolului și a forajului. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA și Bentonite BC 342 sunt utilizate ca agenți de îngroșare și gelifianți în cosmetice și produse farmaceutice.
Mașinile puternice cu ultrasunete Hielscher sunt fiabile și eficiente pentru dispersarea uniformă a tuturor pulberilor de bentonită, hectorită și Bentone de tip organoargilă în dispersii de bentone, geluri de bentone sau în formulări de produse finite.
Informații utile
Omogenizatoarele de țesuturi cu ultrasunete sunt adesea denumite sonicator cu sondă/ sonificator, lizator sonic, disruptor cu ultrasunete, dispozitiv de măcinare cu ultrasunete, sono-ruptor, sonifier, dezmembrator sonic, dispozitiv de dezintegrare a celulelor, dispersor cu ultrasunete, emulgator sau dizolvator. Termenii diferiți rezultă din diversele aplicații care pot fi realizate prin sonicare.