Ультразвукове диспергування бентоніту

Бентонітові глини, такі як натрієвий бентоніт, кальцієвий бентоніт і калієвий бентоніт, переважно використовують як добавку до бурових розчинів, зв’язувальну речовину, очищувач, адсорбент і бар’єр для ґрунтових вод.
Через міцні зв’язки та сили Ван дер Ваальса для диспергування бентоніту потрібні інтенсивні сили перемішування, щоб рівномірно руйнувати агломерати.
Ультразвукове диспергування є високонадійним методом отримання високов’язких суспензій із високою концентрацією твердої фази. При цьому ультразвук перевершує звичайні мішалки в отриманні однорідних бентонітових суспензій.

Диспергування бентоніту

Бентоніт має різноманітні застосування, зокрема як мастильний матеріал, загусник або адсорбент. Щоб скористатися властивостями бентоніту як матеріалу, його частинки чи пластинки мають бути рівномірно розподілені в базовому середовищі. Бентонітові дисперсії мають високу здатність до набухання й можуть адсорбувати велику кількість рідини. Після диспергування в рідині бентонітова дисперсія утворює високотиксотропну колоїдну суспензію або гель. Колоїдні властивості бентонітових дисперсій значною мірою залежать від якості диспергування. Тому ультразвукова обробка є пріоритетним методом диспергування для отримання високоякісних бентонітових суспензій.

Ультразвукове диспергування бентоніту (виконане за допомогою ультразвукового змішувача UIP2000hdT)

Проблеми

Звичайні методи диспергування часто не можуть створити інтенсивні зсувні сили, необхідні для приготування однорідної суспензії функціоналізованого бентоніту. Тиксотропність бентоніту та його виняткова здатність зв’язувати воду й набухати потребують диспергувального обладнання з характеристиками вище середніх, яке відмінно справляється із суспензіями високої в’язкості і забезпечує достатній зсув для руйнування агломератів.
В’язкість бентонітової дисперсії зростає зі збільшенням концентрації. Звичайне змішувальне обладнання не здатне обробляти густі суспензії, не забезпечуючи належної якості диспергування та гідратації .
Через недостатню здатність до перемішування звичайні диспергатори необхідно поєднувати з додатковими етапами обробки, наприклад подрібненням.

Рішення

Потужне ультразвукове обладнання створює інтенсивні зсувні сили, які легко руйнують зв’язки між частинками бентоніту. Високов’язкі бентонітові суспензії можна однорідно обробляти, подаючи суспензію через камеру ультразвукового реактора, де частинки деагломеруються та диспергуються до однакового розміру. Інтенсивне перемішування та зсув сприяють зменшенню частинок до цільового розміру. Потужна ультразвукова обробка деламінує та ексфолює бентоніт (монтморилоніт), утворюючи велику площу поверхні частинок, що сприяє поліпшенню набухання та функціоналізації бентоніту.

Ультразвукове диспергування глин

Як це працює: Високоінтенсивні ультразвукові сили, що виникають у рідинах, створюють кавітацію. Ультразвукова кавітація проявляється як чистий зсув. Завдяки цьому технологія ультразвукового змішування та диспергування ідеально підходить для отримання тиксотропних суспензій із дуже високим вмістом частинок.
Завдяки інтенсивному зсуву ультразвук дає змогу ефективно диспергувати глини з утворенням суспензій. Оскільки ультразвукова обробка здійснюється як безперервний процес у потоці, навіть високов’язкі суспензії, такі як бурові розчини, бітумні емульсії, латекс або фарби.

Hielscher Ultrasonics є вашим партнером у надійній ультразвуковій обробці. Ми пропонуємо повний асортимент ультразвукових гомогенізаторів – від лабораторного приладу до промислового ультразвукового обладнання для складних застосувань, таких як подрібнення, деагломерація та диспергування. Завдяки кластерам UIP10000 або UIP16000, практично немає обмежень для промислової обробки навіть потоків дуже великого об’єму, зокрема високов’язких пастоподібних матеріалів.

Ультразвукові диспергатори є високоефективними й часто перевершують звичайні мішалки та змішувачі.

Промислові ультразвукові диспергатори

Ультразвукове диспергування:

Висока швидкість диспергування
Високий вміст твердої фази
Нанодиспергування
Повна гідратація
Без “риб’ячих очей“
Поліпшене набухання
Функціоналізація частинок
Гелеутворювальний ефект
Рівномірна обробка
Відтворюваність
Стабільна якість продукту

Ультразвукову обробку потоків великого об’єму можна ефективно здійснювати за допомогою установки безперервної дії (Натисніть, щоб збільшити!)

Ультразвукова обробка в потоці

Література / Посилання

Bergaya, F.; Theng, B.K.G.; Lagaly, G. (2011): Довідник із науки про глини. Elservier 1978.
Grim, R.E:; Güven, N. (1978): Бентоніти: геологія, мінералогія, властивості та застосування. Elservier 2011.
Mekhamer, W. K. (2010): Колоїдна стабільність необробленого бентоніту, механічно деформованого ультразвуком. Journal of Saudi Chemical Society 14, 2010. 301–306.
Вікіпедія: Бентоніт

Про бентоніт

Бентонітові глини, зокрема натрієвий бентоніт, кальцієвий бентоніт і калієвий бентоніт, складаються переважно зі смектитових мінералів, зазвичай монтморилоніту (наприклад, Al-монтморилоніту Al₂O₃•4(SiO₂)•H₂O). Монтморилоніт є діоктаедричним смектитом, але можуть траплятися й інші типи смектиту. Смектит відповідає за бажані властивості бентоніту, проте природа обмінних катіонів у міжшаровому просторі також впливає на ці властивості. Тому бентоніти з Na+ як міжшаровим катіоном можуть мати дуже відмінні властивості від бентонітів, у яких міжшаровим катіоном є Ca+. Більшість комерційних бентонітів містять понад 80% смектиту, однак як домішки можуть бути присутні різні інші мінерали. До таких мінералів можуть належати кварц, польовий шпат, кальцит і гіпс. Наявність цих мінералів може впливати на промислову цінність бентоніту, зменшуючи або збільшуючи її залежно від конкретного застосування. Бентоніт має виражені колоїдні властивості, а його об’єм збільшується в кілька разів під час контакту з водою, утворюючи гелеподібну та в’язку рідину. Особливі властивості бентоніту, такі як гідратація, набухання, водопоглинання, в’язкість та тиксотропність, роблять його цінним матеріалом для широкого спектра застосувань.
Бентонітові глини зазвичай використовують як мастильні матеріали, загусники, адсорбенти, реологічні добавки, зв’язувальні речовини, каталізатори, очищувачі, стабілізатори, емульгатори або відбілювальні глини. Завдяки своїм функціональним властивостям в’язкопружні бентонітові гелі мають різноманітні застосування в нафтовій та буровій промисловості, хімічній промисловості, виробництві кераміки, ливарному виробництві, будівництві та індустрії очищення, сільському господарстві й садівництві, виробництві паперу, харчовій промисловості, а також у косметичній і фармацевтичній галузях.
Бентонітові похідні відомі як Bentone, що є модифікованими органоглинами з функціональними властивостями, адаптованими до конкретних застосувань. Наприклад, Bentone 52, Bentone 57 і Bentone 1000 є поширеними загусниками для фарб і покриттів, тоді як Bentone 27, Bentone 128, Bentone 150, Bentone 155 і Bentone 1000 є модифікаторами реології, які використовують у нафтовій та буровій промисловості. Bentone EW, Bentone HC, Bentone MA та Bentonite BC 342 використовують як загусники й гелеутворювачі в косметиці та фармацевтичних препаратах.
Потужні ультразвукові апарати Hielscher є надійними й ефективними для рівномірного диспергування всіх порошків органоглин бентоніту, гекториту та Bentone з утворенням дисперсій Bentone, гелів Bentone або для введення до складу кінцевих продуктів.

Пов’язані теми

Корисні відомості

Ультразвукові гомогенізатори тканин часто називають зондовими сонікаторами / соніфікаторами, звуковими лізаторами, ультразвуковими дезінтеграторами, ультразвуковими подрібнювачами, сонорупторами, соніфайєрами, звуковими дисмембраторами, руйнівниками клітин, ультразвуковими диспергаторами, емульгаторами або розчинювачами. Різні терміни зумовлені різноманітними застосуваннями, які можна реалізувати за допомогою ультразвукової обробки.