Ultrazvočno dispergiranje bentonita

Bentonitne gline, kot so natrijev bentonit, kalcijev bentonit in kalijev bentonit, se uporabljajo predvsem kot dodatki vrtalnim tekočinam, veziva, čistilna sredstva, adsorbenti in pregrade za podzemno vodo.
Zaradi močnih vezi in van der Waalsovih sil so za dispergiranje bentonita potrebne intenzivne mešalne sile, ki enakomerno razbijejo aglomerate.
Ultrazvočno dispergiranje je zelo zanesljiva metoda za pripravo zelo viskoznih suspenzij z visoko koncentracijo trdnih snovi. Pri pripravi homogenih bentonitnih suspenzij ultrazvok tako presega običajna mešala.

Dispergiranje bentonita

Bentonit ima številne možnosti uporabe, na primer kot mazivo, zgoščevalo ali adsorbent. Da bi izkoristili njegove materialne lastnosti, morajo biti bentonitni delci oziroma ploščice enakomerno porazdeljeni v osnovnem mediju. Bentonitne disperzije imajo veliko sposobnost nabrekanja in lahko adsorbirajo veliko količino tekočine. Pri dispergiranju v tekočini bentonitna disperzija tvori močno tiksotropno koloidno suspenzijo ali gel. Koloidne lastnosti bentonitnih disperzij so močno odvisne od kakovosti disperzije. Zato je ultrazvočna obdelava prednostna tehnika dispergiranja za pridobivanje visokokakovostnih bentonitnih suspenzij.

Ultrazvočno dispergiranje bentonita (izvedeno z ultrazvočnim mešalnikom UIP2000hdT)

Težave

Običajne metode dispergiranja pogosto ne morejo ustvariti intenzivnih strižnih sil, potrebnih za pripravo homogene suspenzije funkcionaliziranega bentonita. Tiksotropija bentonita ter njegova izjemna sposobnost vezave vode in nabrekanja zahtevata nadpovprečno opremo za dispergiranje, ki se odlikuje pri obdelavi visokoviskoznih suspenzij in zagotavlja dovolj striga za razbijanje aglomeratov.
Viskoznost bentonitne disperzije se povečuje z naraščanjem koncentracije. Običajna mešalna oprema ne zmore obdelovati gostih suspenzij, pri katerih je kakovost dispergiranja in hidratacije nezadostna.
Zaradi nezadostne mešalne zmogljivosti je treba običajne dispergatorje kombinirati z dodatnimi postopki obdelave, na primer z mletjem.

Rešitev

Visokozmogljiva ultrazvočna oprema zagotavlja intenzivne strižne sile , ki zlahka razbijejo vezi med bentonitnimi delci. Zelo viskozne bentonitne suspenzije je mogoče homogeno obdelati z dovajanjem suspenzije skozi ultrazvočno reaktorsko komoro, kjer se delci deaglomerirajo in dispergirajo do enakomerne velikosti delcev. Intenzivno mešanje in striženje pomagata zmanjšati delce na ciljno velikost. Zmogljiva ultrazvočna obdelava delaminira in eksfolira bentonit (montmorilonit), s čimer nastane velika površina delcev, ki prispeva k boljšemu nabrekanju in funkcionalizaciji bentonita.

Ultrazvočno dispergiranje glin

Kako deluje: Zelo intenzivne ultrazvočne sile, povzročene v tekočinah, ustvarjajo kavitacijo. Ultrazvočna kavitacija se izraža kot čisti strig. Zato je tehnologija ultrazvočnega mešanja in dispergiranja idealna za pripravo tiksotropnih suspenzij z zelo visoko vsebnostjo delcev.
Zaradi intenzivnega striženja ultrazvok omogoča učinkovito dispergiranje glin v suspenzije. Ker se sonikacija izvaja kot neprekinjen proces v pretočnem sistemu, tudi suspenzije z visoko viskoznostjo, kot so vrtalne izplake, bitumenske emulzije, lateks ali barve.

Hielscher Ultrasonics je vaš partner za zanesljivo ultrazvočno obdelavo. Ponujamo vam celotno paleto ultrazvočnih homogenizatorjev – od laboratorijske naprave do industrijske ultrazvočne opreme za zahtevne uporabe, kot so mletje, deaglomeracija in dispergiranje. S sklopi naprav UIP10000 ali UIP16000 pri komercialni obdelavi tudi zelo velikih volumskih tokov, vključno z zelo viskoznim materialom pastozne konsistence, praktično ni omejitev.

Ultrazvočni dispergatorji so zelo učinkoviti in pogosto presegajo običajna mešala in mešalnike.

Industrijski ultrazvočni dispergatorji

Ultrazvočno dispergiranje:

Hitro dispergiranje
Visoka vsebnost trdnih snovi
Nanodispergiranje
Popolna hidratacija
Brez “ribjih oči“
Izboljšano nabrekanje
Funkcionalizacija delcev
Učinek geliranja
Enakomerna obdelava
Ponovljivost
Zanesljiva kakovost izdelka

Sonikacijo velikih volumskih tokov je mogoče učinkovito izvajati s sistemom za neprekinjeno obdelavo (Kliknite za povečavo!)

Ultrazvočna obdelava v pretočnem sistemu

Literatura/viri

Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Priročnik o znanosti o glinah. Elservier 1978.
Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Bentoniti: geologija, mineralogija, lastnosti in uporaba. Elservier 2011.
Mekhamer, W. K. (2010): Koloidna stabilnost surovega bentonita, mehansko deformiranega z ultrazvokom. Journal of Saudi Chemical Society 14, 2010. 301–306.
Wikipedija: Bentonit

O bentonitu

Bentonitne gline, med katere spadajo natrijev bentonit, kalcijev bentonit in kalijev bentonit, so sestavljene predvsem iz smektitnih mineralov, običajno montmorilonita (npr. Al-montmorilonit Al₂O₃•4(SiO₂)•H₂O). Montmorilonit je dioktaedrični smektit, vendar se lahko pojavljajo tudi druge vrste smektita. Smektit je odgovoren za želene lastnosti bentonita, vendar nanje vpliva tudi narava izmenljivih kationov v medplastnem prostoru. Zato imajo lahko bentoniti z Na+ kot medplastnim kationom zelo drugačne lastnosti kot bentoniti, pri katerih je medplastni kation Ca+. Večina komercialnih bentonitov vsebuje več kot 80% smektita, vendar so lahko kot nečistoče prisotni tudi različni drugi minerali. Ti minerali lahko vključujejo kremen, glinenec, kalcit in sadro. Njihova prisotnost lahko vpliva na industrijsko vrednost bentonita ter jo zmanjša ali poveča glede na konkretno uporabo. Bentonit ima izrazite koloidne lastnosti, njegova prostornina pa se ob stiku z vodo večkrat poveča, pri čemer nastane želatinasta in viskozna tekočina. Zaradi posebnih lastnosti bentonita, kot so hidratacija, nabrekanje, absorpcija vode, viskoznost in tiksotropija, je ta dragocen material za širok spekter uporabe.
Bentonitne gline se pogosto uporabljajo kot maziva, zgoščevala, adsorbenti, reološki dodatki, veziva, katalizatorji, čistilna sredstva, stabilizatorji, emulgatorji ali belilne zemlje. Zaradi njihovih funkcionalnih lastnosti se številne uporabe viskoelastičnih bentonitnih gelov raztezajo na naftno in vrtalno industrijo, kemijo, keramiko, livarstvo, gradbeništvo in čistilno industrijo, kmetijstvo in vrtnarstvo, proizvodnjo papirja, živilsko industrijo ter kozmetični in farmacevtski sektor.
Bentonitni derivati so znani pod imenom Bentone in so modificirane organske gline s funkcionalnimi lastnostmi, prilagojenimi posameznim uporabam. Na primer, Bentone 52 in Bentone 57 ter Bentone 1000 so običajna zgoščevala za barve in premaze, medtem ko so Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 in Bentone 1000 modifikatorji reologije, ki se uporabljajo v naftni in vrtalni industriji. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA in Bentonite BC 342 se uporabljajo kot zgoščevala in gelirna sredstva v kozmetiki in farmacevtskih izdelkih.
Zmogljive ultrazvočne naprave Hielscher so zanesljive in učinkovite za enakomerno dispergiranje vseh bentonitnih, hektoritnih in Bentone organoglinenih praškov v disperzije Bentone, gele Bentone ali v formulacije končnih izdelkov.

Sorodne teme

Koristna dejstva

Ultrazvočne homogenizatorje tkiv pogosto imenujemo sondni sonikator/sonifikator, ultrazvočni lizator, ultrazvočni razgrajevalnik, ultrazvočni mlin, sonoruptor, sonifikator, ultrazvočni dezintegrator, razgrajevalnik celic, ultrazvočni dispergator, emulgator ali raztapljalnik. Različni izrazi izhajajo iz različnih uporab, ki jih omogoča sonikacija.