CZ297077B6 - Kontinuální zpusob prípravy polysilikátového mikrogelu - Google Patents
Kontinuální zpusob prípravy polysilikátového mikrogelu Download PDFInfo
- Publication number
- CZ297077B6 CZ297077B6 CZ20011664A CZ20011664A CZ297077B6 CZ 297077 B6 CZ297077 B6 CZ 297077B6 CZ 20011664 A CZ20011664 A CZ 20011664A CZ 20011664 A CZ20011664 A CZ 20011664A CZ 297077 B6 CZ297077 B6 CZ 297077B6
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- vessel
- aging
- mixing
- mixture
- deposits
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/141—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions
- C01B33/142—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates
- C01B33/143—Preparation of hydrosols or aqueous dispersions by acidic treatment of silicates of aqueous solutions of silicates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Paper (AREA)
Abstract
Kontinuální zpusob prípravy polysilikátového mikrogelu zahrnuje postupne mísení vodného roztoku kremicitanu rozpustného ve vode a iniciátoru gelovatení v nádobe na mísení pro vytvorení vodné smesi, mající koncentraci oxidu kremicitého od 0,5 % do 15% hmotnostních, a stárnutí smesi v podlouhlé nádobe na stárnutí pro cástecné zgelovatení smesi. Nádoba na mísení a/nebo nádoba na stárnutí jsou elasticky deformovatelné, pricemz se docasne deformují behem procesu uvolnování úsad, vytvorených na stenách nádoby, a odstranování úsad z nádoby.
Description
Oblast techniky
Vynález se týká zlepšeného kontinuálního způsobu přípravy polysilikátového mikrogelu, při kterém je omezeno nebo eliminováno usazování oxidu křemičitého.
Dosavadní stav techniky
Polysilikátové mikrogely (tj. vodné roztoky, vytvářené částečným zgelovatěním křemičitanů alkalických kovů) jsou v oboru dobře známy. Částečného zgelovatění je zpravidla dosaženo smícháním křemičitanů alkalického kovu s iniciátorem gelovatění, stárnutím směsi po krátkou dobu, a pak zastavením gelovatění zředěním směsi. Nejobvykleji používanými iniciátory gelovatění jsou minerální kyseliny a kamenec. Výsledné mikrogely mají komerční využití jako odvodňovací prostředek a prostředek pro zvýšení retence při výrobě papíru, jako flokulační činidlo v zařízeních pro čištění pitné vody a pro podobné aplikace.
Některé praktické faktory v současné době omezují komerční využití polysilikátových mikrogelů, ačkoliv jsou vynikajícími a z hlediska životního prostředí neškodnými flokulanty. Například roztoky mikrogelů jsou nezbytně zředěné, což je činí nevhodnými k dopravě velkých objemů na velké vzdálenosti. Mikrogely také mají sklon gelovatět a tvořit silikátové úsady v zařízení, použitém pro přípravu produktu. Tyto problémy mohou být v podmínkách průmyslové výroby překonány konstrukcí zařízení a vyškoleným personálem, avšak představují větší obtíže v oblasti aplikací, kde by měla být obsluha a údržba zařízení poměrně jednoduchá.
Při vsázkovém procesu výroby mikrogelů stárne mikrogel ve velkých míchacích a zásobních nádržích, které nejenže jsou drahé, avšak způsobují také problémy s nestejnoměrností produktu a řízením procesu, které jsou vsázkovým procesům vlastní. Kontinuální způsob výroby a stárnutí mikrogelu je velmi preferován pro stejnoměrnost kvality produktu. Úsady oxidu křemičitého mohou být tolerovány spíše ve vsázkových zásobníkových nádržích, než v potrubí kontinuálního procesu, kde úsady ucpávají zařízení a způsobují tak zkrácení intervalu údržby.
Patentové spisy US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 648 055 popisují zlepšené kontinuální způsoby výroby mikrogelů polysilikátů, při kterých jsou úsady oxidu křemičitého velmi sníženy mícháním roztoku rozpustných křemičitanů a iniciátorů gelovatění za specifických podmínek. Ačkoliv konstrukce, popsané v těchto patentových spisech, vedou k výrazně zlepšené účinností a doznaly komerčního využití, stále často dochází kúsadám oxidu křemičitého, které ucpávají potrubí a zařízení vyvíječe mikrogelu. Zůstává tedy nezbytné periodicky odstavovat proces a čistit úsady jejich rozpuštěním v zásadě, například hydroxidu sodném. Zůstává také nezbytné mít záložní generátor, je-li požadována kontinuální výroba.
Na základě shora uvedených skutečností existuje potřeba dalších zlepšení kontinuálního způsobu výroby polysilikátových mikrogelů.
Podstata vynálezu
V souladu s předmětem tohoto vynálezu byl vyvinut kontinuální způsob přípravy polysilikátového mikrogelu, zahrnující postupně (a) míšení vodného roztoku křemičitanů rozpustného ve vodě a iniciátoru gelovatění v nádobě na míšení pro vytvoření vodné směsi, mající koncentraci oxidu křemičitého od 0,5 % do 15 % hmotnostních, a (b) stárnutí směsi v podlouhlé nádobě na stárnutí pro částečné zgelovatění směsi,
-1 CZ 297077 B6 přičemž nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí jsou elasticky deformovatelné, přičemž se dočasně deformují během procesu uvolňování úsad, vytvořených na stěnách nádoby, a odstraňování úsad z nádoby.
Podle výhodného provedení se krok (a) provádí za podmínek, uvedených v patentových spisech US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 648 055, pro minimalizaci tvorby úsad oxidu křemičitého.
V kroku (a) míšení mohou být rovněž přítomny hliníkové ionty pro vytvoření modifikovaného polysilikátového mikrogelu vyžadujícího kratší dobu stárnutí v kroku (b).
Podlouhlá nádoba na stárnutí se s výhodou dočasně deformuje zvýšením vnitřního tlaku v nádobě.
Nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se s výhodou dočasně deformují snížením vnitřního tlaku v nádobě.
Nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se s výhodou dočasně deformují periodickým měněním odporu výstupního proudění.
Nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se s výhodou dočasně deformují vyvozováním mechanické síly na nádobu.
Mechanická síla se s výhodou vyvozuje válečky, lisem nebo zvnějšku působící tlakovou tekutinou.
Mechanická síla se s výhodou vyvozuje jednou nebo více dvojicemi válečků, pohybujících se podél podélné osy nádoby na míšení a/nebo nádoby na stárnutí.
Nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se s výhodou dočasně deformují vystavením působení vibrací.
Vibrace se s výhodou přenášejí do nádoby na míšení a/nebo nádoby na stárnutí z okolní kapaliny, v níž je ponořen vibrátor.
Vibrace se s výhodou přenášejí na nádobu na míšení a/nebo nádobu na stárnutí prostřednictvím směsi, která stárne v této nádobě.
Příklady provedení vynálezu
Polysilikátové mikrogely jsou vodné roztoky, vytvořené částečným zgelovatěním křemičitanů alkalických kovů nebo polysilikátů, majících zpravidla jeden díl N2O na 3,3 dílu SiO2 hmotnostně. Mikrogely zpravidla sestávají z vody a spojených částic oxidu křemičitého, majících průměr od 1 mm do 5 mm a měrný povrch alespoň 500 m2/g. Částice jsou navzájem spojeny v průběhu přípravy (tj. v průběhu částečného gelovatění) za vzniku agregátů, majících trojrozměrné zesíťování a spojení. Mikrogelové roztoky mají, ve srovnání s komerčním koloidním oxidem křemičitým, nízké hodnoty S. Hodnota S, definovaná podle Ilera a Daltona v J. Phys. Chem. 60(1956), str. 955-975, je hmotnostní % oxidu křemičitého v disperzní fázi, což se interpretuje jako stupeň agregace částic oxidu křemičitého. Hodnoty S, které uvádějí Her aDalton, jsou zpravidla v rozmezí od 80 do 90 % hmoto. Hodnoty S roztoků mikrogelu oxidu křemičitého jsou zpravidla menší než 50 %, s výhodou menší než 40 %.
Při pH nižším než 5 se polysilikátové mikrogely někdy označují jako mikrogely kyseliny polykřemičité. Když je hodnota pH vyšší, mohou tyto produkty obsahovat směsi míkrogelů kyseliny polykřemičité a polysilikátových míkrogelů, jejichž poměr závisí na pH. Termín „polysilikátový
-2CZ 297077 B6 mikrogel“ zahrnuje takovéto směsi mikrogelů kyseliny polykřemičité a polysilikátových mikrogelů.
Polysilikátové mikrogely jsou často modifikovány zahrnutím hlinitanových iontů do jejich struktury. Hliník může být přítomen v polysilikátových agregátech nebo jen na jejich povrchu, v závislosti na tom, kde se zdroj hliníku přidává do procesu. Hliník se může přidávat pro zvýšení rychlosti tvorby mikrogelů, a tedy pro zkrácení doby stárnutí. Hliník také umožňuje zachování náboje mikrogelů za podmínek nízkého pH. Termín „polysilikátový mikrogel“ zahrnuje polysilikátové mikrogely, obsahující hliník, které se v oboru někdy nazývají polyhlinitokřemičitanové mikrogely.
Míšení
Obvyklé roztoky křemičitanů, rozpustných ve vodě, a iniciátorů gelovatění mohou být zvoleny v kroku (a) pro vytvoření směsi, mající obsah oxidu křemičitého v rozmezí od 0,5 do 15 %, s výhodou od 1 do 10 % hmotn. Při koncentracích pod 0,5 % by mikrogel vznikal příliš pomalu pro praktické použití. Nad 15 % oxidu křemičitého je rychlost gelovatění příliš rychlá pro efektivní řízení.
Vhodné iniciátory gelovatění jsou v oboru známy a zahrnují kyselé výměnné pryskyřice, minerální kyseliny, organické kyseliny, kyselé soli, kyselé plyny, soli kyselin amfotemích kovů s alkalickými kovy, jako například hlinitan sodný, a organické sloučeniny, jako například určité anhydridy, amidy, esteiy, laktony, nitroly a sulfony. Obvyklými iniciátory gelovatění jsou minerální kyseliny, zpravidla kyselina sírová a kamenec. Iniciátor gelovatění může být přidán jako vodný koncentrát, až k jeho mezi rozpustnosti, nebo jako zředěný roztok pro usnadnění smísení.
Když je iniciátorem gelovatění minerální kyselina, má výsledná směs pH v rozmezí od 2 do 10, přičemž průtok kyseliny (nebo poměr k oxidu křemičitému) je řízen systémem regulace pH. Jestliže je jako iniciátor gelovatění zvolena organická kyselina, kyselina uhličitá nebo oxid uhličitý, průtok iniciátoru gelovatění a/nebo roztoku oxidu křemičitého může být řízen volumetricky (v mezích pH od 2 do 10) účinkem tlumivého efektu výsledných uhličitanů. Volumetrická regulace poskytuje výhodu vynechání čidel pH, která mohou vyžadovat časté čištění, kalibraci a přemísťování.
Jestliže je zvolený iniciátor gelovatění alkalický, jako například hydrogenuhličitan sodný nebo hlinitan sodný, je vhodné regulovat průtok iniciátoru gelovatění a/nebo roztoku křemičitanů volumetricky, neboť oba proudy jsou alkalické. Výsledná směs má pH v rozmezí 7 až 13.
Je-li třeba, přidává se hliníková sůl jako rozpustná složka do iniciátoru gelovatění nebo roztoku křemičitanů sodného, nebo se může přidávat do směsi jako zvláštní proud. Vynikající polyhlinitokřemičitanové mikrogely se připravují přidáním hliníkové soli do vyvíječe gelu v množství pro získání molového poměru AI2O3/S1O2 v rozmezí od 1:1500 do 1:25, s výhodou od 1:1250 do 1:50.
Alternativně může být polysilikátový mikrogel připraven za použití polyhlinitokřemičitanového roztoku, připraveného reakcí hlinitanu alkalického kovu přímo s křemičitanem, za vzniku křemičitanu, majícího molový poměr AI2O3/S1O2 až asi 1:1.
Ačkoliv při provádění vynálezu mohou být použity jakékoliv podmínky míšení, je zvláště výhodné použít podmínky míšení podle patentových spisů US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 648 055, na které se odkazuje.
Bylo zjištěno, že turbulentní podmínky míšení zde popsané značně omezují vznik gelu a úsad oxidu křemičitého v průběhu stárnutí mikrogelů, a jsou dosaženy buď spojováním proudů roztoku křemičitanů a iniciátoru gelovatění v úhlu alespoň 30°, nebo použitím prstencového mísícího zařízení, přičemž oba proudy se spojují vypouštěním jednoho proudu z vnitřní trubky do druhého
-3CZ 297077 B6 proudu, proudícího vnější prstencovou trubkou. Ačkoliv podle předloženého vynálezu nejsou turbulentní podmínky míšení nezbytné, je výhodné, jestliže Reynoldsovo číslo v zóně míšení je alespoň 1000, s výhodou vyšší než 6000.
Stárnutí
Směs pak je ponechána stárnout po dobu dostatečnou k dosažení požadované úrovně Částečného zgelovatění, které obvykle trvá alespoň 10 sekund, ale ne dále než 15 minut. Částečné zgelovatění poskytuje trojrozměrné zesíťování a spojení agregátů částic oxidu křemičitého s vysokým měrným povrchem, známé jako polysilikátové mikrogely.
Míra požadovaného částečného zgelovatění se může měnit podle zvolených přísad a aplikace, avšak zpravidla je dosažena během 10 až 90% doby, která vede k úplnému zgelovatění. Odborník tak může snadno stanovit dobu gelovatění a nastavit zvolenou dobu stárnutí úpravou průtoku nádobou na stárnutí. Například délka a/nebo průměr nádoby na stárnutí a průtokový tlak mohou být optimalizovány pro konkrétní aplikaci.
Při kontinuálním procesu probíhá stárnutí ve směsi, která prochází podlouhlou nádobou a je v podstatě ukončeno, když směs dosáhne výstupu z nádoby. Podlouhlá nádoba zpravidla má konstantní průměr (např. trubka), s průměrem a délkou zvolenou pro zajištění potřebné doby zdržení směsi pro dosažení požadované míry stárnutí. Typická nádoba na stárnutí má průměr 0,5 až 25 cm (1/4 až 10 palců), a délku 60 až 150 m (2 až 500 stop) pro zajištění doby zdržení 10 sekund až 15 minut. Zpravidla není výhodné použít delší doby zdržení než 15 minut.
Podle vynálezu se směs vytváří a/nebo stárne v elasticky deformovatelné podlouhlé nádobě (např. trubce nebo válci), která se čas od času dočasně deformuje pro uvolnění úsad ze stěn nádoby. Uvolněné ůsady se odstraňují z nádoby se stárnoucí směsí, jak kontinuálně prochází nádobou. Usady jsou tvořeny oxidem křemičitým, pro četné aplikace je není třeba oddělovat a odstraňovat ze směsi opouštějící nádobu. Výhody vynálezu jsou zvláště zřejmé tehdy, je-li aplikován na kroky míšení a počátečního stárnutí, kdy je zvláště velký sklon ke vzniku úsad.
Nádoba může obsahovat pomocné zařízení, jako například ventily, míchadla a provozní vybavení. Nádoba je konstruována z materiálu, majícího jednak elasticitu větší, než mají úsady oxidu křemičitého, a jednak takové charakteristiky povrchu, že deformace nádoby překoná adhezivní síly mezi nádobou a ůsadami, takže se ůsady uvolňují, když se nádoba deformuje. Zvolený materiál je různý podle prostředků, zvolených pro dočasnou deformaci stěn nádoby. Materiál má zpravidla hladký povrch, aby se napomohlo odstranění úsad oxidu křemičitého.
Podle jednoho provedení se stěny nádoby dočasně deformují zvýšením nebo snížením vnitřního tlaku v nádobě pro roztažení nebo smrštění stěn.
Těchto změn tlaku může být dosaženo způsobem v oboru známým, jako například periodickým měněním tlaku vstupujících proudů, použitím napájecího čerpadla, majícího diskontinuální dopravní charakteristiku, jako například pístového čerpadla, periodickým měněním výstupního odporu pomocí programovaného regulačního ventilu, periodickým zaváděním kapaliny nebo plynu, které nemají nepříznivý vliv na proces stárnutí, nebo kombinací těchto způsobů.
Příklady vhodných materiálů pro konstrukci nádoby v tomto vytvoření zahrnují polymemí materiál, jako například vinylové plasty, fluorovaný kopolymer „Viton“, polytetrafluoretylén „Teflon“, silikonový kaučuk, neoprenový kaučuk a další kaučuky nebo elastomery, které odolá
-4CZ 297077 B6 vají periodické elastické deformaci bez narušení prasklinami, a které jsou chemicky odolné vůči stárnoucí směsi.
Podle druhého provedení se stěny nádoby dočasně deformují vyvozováním mechanické síly na stěny nádoby. Mechanická síla může být vyvozována prostředky v oboru známými, jako jsou například, aniž by na ně byly omezeny, prostředky pro mačkání nebo ohýbání a uvolňování stěn pomocí válečků, lisu nebo jiného mechanického zařízení, nebo měněním vnějšího tlaku okolní tekutiny.
Mechanická síla může být také vyvozována podélným natahováním nádoby pro zmenšení jejího průměru, a následným uvolněním. Zvláště výhodný je způsob, kdy se podél podélné osy trubicovité nádoby pohybuje jedna nebo více dvojic válečků. Pro toto provedení se volí obdobné materiály, jako byly popsány výše pro případ, kdy se mění vnitřní tlak v nádobě.
Podle třetího provedení se stěny nádoby dočasně deformují vibračními silami, například vibracemi, přenášenými do nádoby z okolní kapaliny, v níž je ponořen vibrátor. Zpravidla se pro tento účel používá ultrazvukový vibrátor.
Alternativně může být vibrována směs, obsažená v nádobě, a přenášet tyto vibrace, takže způsobují elastickou deformaci nádoby. Podle tohoto provedení je nádoba obvykle vytvořena z polotuhého materiálu, například oceli nebo nerezové oceli, majícího vyšší elasticitu, než úsady oxidu křemičitého nebo polymerního materiálu, například uvedeného výše.
Vynález bude nyní popsán na neomezujících příkladech jeho provedení.
Příklad 1
Roztok polyhlinitokřemičitého mikrogelu byl připraven reakcí zředěného roztoku křemičitanu sodného se zředěným roztokem hlinitanu sodného v prstenovém spojovacím mísiči. Roztok křemičitanu sodného obsahující 2 % hmotn. SiO2 byl přiváděn do prstencové mísící zóny v množství 1,9 gpm (7,2 litrů za minutu) prostřednictvím T-varu Swagelok 1/2 palce (1,27 cm). T-tvar byl připojen k vyztuženému potrubí z Tygonu (vinylová trubka typ B44-4K od Norton Performance Plastics Corp., Wayne, New Jersey) o délce 100 stop (30,5 metru) a průměru 1/2 palce (1,27 cm).
Roztok hlinitanu sodného, obsahující 2 % hmotn. AI2O3, byl zaváděn do prstencové mísící zóny prostřednictvím potrubí z nerezové oceli o průměru 1/4 palce (0,635 cm) skrze půlpalcový T-tvar přibližně ve vzdálenosti 8 palců (20 cm) za vstupem křemičitanu. Hlinitan byl zaváděn do mísící zóny v množství pro udržení hmotnostního poměru Al2O3/SiO2 o velikosti 1/6. Míšení křemičitanu a hlinitanu bylo prováděno v potrubí z Tygonu.
Úsady oxidu křemičitého uvnitř potrubí z Tygonu byly hned zřejmé přibližně po jedné hodině provozu. Odstraňování úsad bylo prováděno mírným stlačováním potrubí Tygon protahováním potrubí mezi dvěma plastovými válečky. Po jednom průchodu válečků byla hadice bez silikátových úsad. Celkem bylo za použití popsaného zařízení připraveno 400 galonů (1514 litrů) roztoku polyhlinitokřemičitanového mikrogelu. Všechny silikátové úsady byly ze zařízení odstraněny deformováním hadice plastovými válečky. Bylo zjištěno, že polyhlinitokřemičitanový roztok je dobře použitelný jako odvodňovací prostředek a prostředek pro zvýšení retence při výrobě papíru.
Příklad 2
Tento příklad demonstruje, jak mohou být použity ultrazvukové vibrace pro elastickou deformaci zpracovatelské nádoby pro zabránění vytváření úsad oxidu křemičitého při výrobě roztoku polysilikátového mikrogelu. Zředěný 3,2% křemičitan sodný a kyselina sírová byly vzájemně míšeny
-5 CZ 297077 B6 ve spojovacím mísící T-tvaru z nerezové oceli za vzniku roztoku, obsahujícího 3,2 % hmotn. SiO2 při pH 8,7 a při průměrném průtoku 13 gpm (49 litrů za minutu). Po opuštění mísiěe T-tvaru byl roztok zaváděn do 7 stop (2,1 metru) dlouhého úseku vyztuženého potrubí z Tygonu pak bylo připojeno k 8 palců (20 cm) dlouhému úseku trubky z nerezové oceli o vnějším průměru 1/2 palce (1,27 cm), která pak byla připojena k úseku o délce 6 palců (15 cm) z elastomemí hadice, vyložené Neoprenem. Za hadicí, vyloženou Neoprenem, bylo instalováno in-line pH elektrodové zařízení pro kontrolu pH směsi křemičitan/kyselina, Lakewood Instruments model 72.
Hadice, vyložená Neoprenem, trubka z nerezové oceli a část potrubí z Tygonu byly ponořeny do ultrazvukové lázně Branson, model 3200, pracující při 47 kHz. Po 6,5 hodinách provozu nebyly pozorovatelné žádné úsady oxidu křemičitého na žádném z potrubí, ponořeném v ultrazvukové lázni. Zřejmý povlak úsad oxidu křemičitého byl pozorován na elektrodovém zařízení, které nebylo v ultrazvukové lázni. Úsady oxidu křemičitého byly odstraněny z pH elektrodového zařízení máčením zařízení v teplém roztoku hydroxidu sodného. Analýzou roztoku hydroxidu sodného bylo stanoveno, že se na pH elektrodovém zařízení usadilo 0,77 gramů SiO2.
Příklad 3
Tento příklad demonstruje, jak mohou být použity ultrazvukové vibrace pro elastické deformování zpracovatelské nádoby pro zabránění vytváření úsad hlinitokřemičitanu při výrobě roztoku polyhlinitokřemičitanového mikrogelu. 100 ml/min zředěného 3,2% křemičitanu sodného, obsahujícího 2 % hmotn. SiO2, bylo míšeno ve spojovacím mísiči T-tvaru s 20 ml/min roztoku hlinitanu sodného, obsahujícího 2 % hmotn. A12O3. Smíšený roztok byl čerpán trubkou z nerezové oceli s vnějším průměrem 1/4 palce (0,635 cm), která byla připojena k čirému plastovému potrubí zNaglenu 180, kvality VI, vnitřní průměr 5/32 palce (0,40 cm). Část potrubí zNaglenu byla ponořena v ultrazvukové lázni Branson, model 3200, pracující při 47 kHz. Celá nerezová trubka, kromě asi 1 palce (2,54 cm) na každém konci, byla ponořena v ultrazvukové lázni. Hlinitokřemičitanové úsady byly zřejmé v potrubí z Naglenu vně ultrazvukové lázně přibližně po jedné hodině provozu. Úsady v potrubí z Naglenu vně lázně byly snadno odstraněny deformováním potrubí například natahováním, ohýbáním nebo mačkáním.
Po čtyřech hodinách výroby polyhlinitokřemičitanového mikrogelu nebyly zjištěny žádné úsady v potrubí zNaglenu, které bylo ponořeno v ultrazvukové lázni. Nebyly zjištěny žádné úsady v potrubí z nerezové oceli, což naznačuje, že ultrazvuková lázeň způsobuje elastickou deformaci potrubí z nerezové oceli, ponořeného v lázni a v určité vzdálenosti od lázně.
Příklad 4
Tento příklad demonstruje, že skleněná reakční nádoba s nízkou elastickou deformací, vyvolávanou tlakem, není dostatečně elasticky deformována, aby vzniklo napětí větší než adhezní síla hlinitokřemičitanových úsad, vytvořených v průběhu výroby polyhlinitokřemičitanového mikrogelu, dokonce ani když je vystavena ultrazvukové vibraci.
100 ml/min zředěného 3,2% křemičitanu sodného, obsahujícího 2 % hmotn. SiO2, bylo míšeno ve spojovacím mísiči T-tvaru s 20 ml/min roztoku hlinitanu sodného, obsahujícího 2 % hmotn. A12O3. Smíšený roztok byl čerpán skrze skleněnou trubku s délkou 6 palců (15 cm) a vnitřním průměrem 5/32 palce (0,40 cm). Přibližně 3 palce (7,5 cm) skleněné trubky bylo ponořeno v ultrazvukové lázni Branson, model 3200, pracující při 47 kHz. Skleněná trubka byla připojena k čirému vinylovému potrubí s vnitřním průměrem 1/4 palce (0,635 cm), jehož část byla také ponořena v ultrazvukové lázni.
Hlinitokřemičitanové úsady byly vizuálně zřejmé po asi jedné hodině provozu v celé délce skleněné trubky (uvnitř i vně ultrazvukové lázně), a v části potrubí z Naglenu, která byla vně
-6CZ 297077 B6 ultrazvukové lázně. Po čtyřech hodinách provozu byla celá délka skleněné trubky povlečena hlinitokřemičitanovými ůsadami. Potrubí z Naglenu, ponořené v lázni, bylo vizuálně bez úsad.
Průmyslová využitelnost
Polysilikátové mikrogely se zpravidla upravují pro zastavení nebo minimalizaci dalšího vytváření gelu. Úprava může spočívat jednoduše v kroku zředění, které snižuje obsah oxidu křemičitého na méně než asi 10 %, s výhodou méně než 5 % hmotn., nebo v kroku nastavení pH, nebo kombinací zředění a nastavení pH, čímž je zastaveno nebo zpomaleno gelovatění. Pro zastavení vytváření gelu mohou být použity i jiné postupy známé z oboru.
Mikrogel je možno skladovat nebo spotřebovat pro zamýšlené použití. Alternativně, jestliže má být mikrogel spotřebován bezprostředně, nebo jestliže je pro zamýšlenou aplikaci další gelovatění v akceptovatelných mezích, není nezbytné ředit nebo nastavovat pH mikrogelu. Je-li třeba, může být uzrálý mikrogel zfíltrován pro odstranění neakceptovatelně velkých úsad oxidu křemičitého, které byly uvolněny při provádění vynálezu.
Polysilikátové mikrogely, připravené podle tohoto vynálezu, mohou být použity v konvenčních aplikacích, spotřebovávajících takovéto mikrogely, jakož i v nových aplikacích, které se staly praktickými tím, že v této oblasti mohou být snadno vyrobeny mikrogely. Například mohou být mikrogely použity jako flokulační činidlo pro odstranění pevných látek z vodných roztoků, nebo jako prostředek pro zvýšení retence papíru, často ve spojení s jinými polymery a/nebo chemikáliemi, použitými pro tyto účely.
PATENTOVÉ NÁROKY
Claims (10)
1. Kontinuální způsob přípravy polysilikátového mikrogelu, zahrnující postupně (a) míšení vodného roztoku křemičitanu rozpustného ve vodě a iniciátoru gelovatění v nádobě na míšení pro vytvoření vodné směsi, mající koncentraci oxidu křemičitého od 0,5 % do 15 % hmotnostních, a (b) stárnutí směsi v podlouhlé nádobě na stárnutí pro částečné zgelovatění směsi, vyznačující se tím, že nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí jsou elasticky deformovatelné, přičemž se dočasně deformují během procesu uvolňování úsad, vytvořených na stěnách nádoby, a odstraňování úsad z nádoby.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že podlouhlá nádoba na stárnutí se dočasně deformuje zvýšením vnitřního tlaku v nádobě.
3. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se dočasně deformují snížením vnitřního tlaku v nádobě.
4. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se dočasně deformují periodickým měněním odporu výstupního proudění.
5. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se dočasně deformují vyvozováním mechanické síly na nádobu.
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že mechanická síla se vyvozuje válečky, lisem nebo zvnějšku působící tlakovou tekutinou.
-7CZ 297077 B6
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že mechanická síla se vyvozuje jednou nebo více dvojicemi válečků, pohybujících se podél podélné osy nádoby na míšení a/nebo nádoby na stárnutí.
8. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že nádoba na míšení a/nebo nádoba na stárnutí se dočasně deformují vystavením působení vibrací.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že vibrace se přenášejí do nádoby na io míšení a/nebo nádoby na stárnutí z okolní kapaliny, v níž je ponořen vibrátor.
10. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že vibrace se přenášejí na nádobu na míšení a/nebo nádobu na stárnutí prostřednictvím směsi, která stárne v této nádobě.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/119,468 US6060523A (en) | 1998-07-20 | 1998-07-20 | Continuous process for preparing microgels |
| PCT/US1999/021060 WO2001019730A1 (en) | 1998-07-20 | 1999-09-13 | Improved continuous process for preparing microgels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20011664A3 CZ20011664A3 (cs) | 2002-01-16 |
| CZ297077B6 true CZ297077B6 (cs) | 2006-09-13 |
Family
ID=26795771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20011664A CZ297077B6 (cs) | 1998-07-20 | 1999-09-13 | Kontinuální zpusob prípravy polysilikátového mikrogelu |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6060523A (cs) |
| EP (1) | EP1220817B1 (cs) |
| JP (1) | JP4593046B2 (cs) |
| CN (1) | CN1178858C (cs) |
| AT (1) | ATE262487T1 (cs) |
| AU (1) | AU769659B2 (cs) |
| BR (1) | BR9916752A (cs) |
| CA (1) | CA2362059C (cs) |
| CZ (1) | CZ297077B6 (cs) |
| DE (1) | DE69915891T2 (cs) |
| DK (1) | DK1220817T3 (cs) |
| EA (1) | EA002962B1 (cs) |
| ES (1) | ES2216645T3 (cs) |
| HU (1) | HUP0104389A3 (cs) |
| NO (1) | NO330618B1 (cs) |
| NZ (1) | NZ511672A (cs) |
| PL (1) | PL196870B1 (cs) |
| PT (1) | PT1220817E (cs) |
| SK (1) | SK284661B6 (cs) |
| TR (1) | TR200102987T2 (cs) |
| WO (1) | WO2001019730A1 (cs) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19858435C1 (de) * | 1998-12-17 | 2000-06-29 | Daimler Chrysler Ag | Deckhaut-Steg-Struktur |
| KR100357638B1 (ko) | 1999-08-31 | 2002-10-25 | 삼성전자 주식회사 | 실리카 솔의 초음파 분산 장치 |
| US6274112B1 (en) * | 1999-12-08 | 2001-08-14 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Continuous production of silica-based microgels |
| US6857824B2 (en) * | 2001-10-18 | 2005-02-22 | Akzo Nobel N.V. | Sealing composition and its use |
| US20060099408A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| US20060100338A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| US20060112855A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-06-01 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| EP1833760B1 (en) * | 2004-12-01 | 2012-04-11 | Ciba Specialty Chemicals Water Treatments Limited | High velocity, low pressure process for making silica gels and microgels |
| CA2664490A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Ciba Holding Inc. | Siliceous composition and its use in papermaking |
| AU2008219820B2 (en) * | 2007-02-26 | 2013-01-10 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| US20090126720A1 (en) * | 2007-11-16 | 2009-05-21 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Sugar cane juice clarification process |
| US8409647B2 (en) * | 2008-08-12 | 2013-04-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Silica microgels for reducing chill haze |
| FI20085969L (fi) * | 2008-10-15 | 2010-04-16 | Kautar Oy | Hapan vesi ja sen käyttö vedenpoistoon tai kiintoaineiden erottamiseen |
| AU2009314391B2 (en) * | 2008-10-29 | 2012-08-30 | The Chemours Company Fc, Llc. | Treatment of tailings streams |
| US8333835B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-12-18 | Nalco Company | Sulfur containing silica particle |
| US8377194B2 (en) | 2010-04-08 | 2013-02-19 | Nalco Company | Sulfur containing silica particle |
| US8845991B2 (en) | 2010-04-08 | 2014-09-30 | Ecolab Usa Inc. | Silica particle manufacturing process |
| US8974762B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-03-10 | Nalco Company | Silica particle manufacturing process |
| US8932549B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-01-13 | Ecolab Usa Inc. | Sulfur containing silica particle |
| US8936772B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-01-20 | Ecolab Usa Inc. | Silica containing particle |
| CN101891212B (zh) * | 2010-05-19 | 2012-07-04 | 南充春飞纳米晶硅技术有限公司 | 聚铝硅酸钠超微粉体化合物及其生产方法 |
| WO2013052876A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Nalco Company | Gas stream treatment process |
| CA2823459C (en) | 2013-08-09 | 2015-06-23 | Imperial Oil Resources Limited | Method of using a silicate-containing stream from a hydrocarbon operation or from a geothermal source to treat fluid tailings by chemically-induced micro-agglomeration |
| EP3124443A1 (de) * | 2015-07-28 | 2017-02-01 | D. Swarovski KG | Kontinuierliches sol-gel verfahren zur herstellung von quarzglas |
| EP3281920A1 (de) | 2016-08-12 | 2018-02-14 | D. Swarovski KG | Kontinuierliches sol-gel-verfahren zur herstellung von silicathaltigen gläsern oder glaskeramiken |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0110714A1 (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-13 | Unilever Plc | Apparatus for mixing or granulation of particles |
| WO1988008744A2 (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-17 | Berwind Corporation | Mixer |
| JPH06292835A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-10-21 | Kobe Steel Ltd | ローラミル |
| JPH09142828A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Mitsubishi Chem Corp | 高純度砂状合成シリカの製造方法、及び高純度合成石英ガラス成形体の製造方法 |
| US5648055A (en) * | 1992-05-26 | 1997-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polyaluminosilicate microgels |
Family Cites Families (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA584727A (en) * | 1959-10-06 | E. Armstrong James | Process and apparatus for making silica sol | |
| US2466842A (en) * | 1945-11-15 | 1949-04-12 | Davison Chemical Corp | Method for making silica hydrosol |
| DE1068232B (de) * | 1958-01-16 | 1959-11-05 | Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft, Leverkusen-Bayerwerk | Verfahren zur Herstellung von Alumosifficat-Gelien |
| GB1399598A (en) * | 1971-06-24 | 1975-07-02 | Norwich | Water treatment process and apparatus |
| US4213950A (en) * | 1978-12-22 | 1980-07-22 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for preparing amorphous particulate poly(alumino-silicate) |
| JPS6117415A (ja) * | 1984-07-05 | 1986-01-25 | Tokuyama Soda Co Ltd | 含水珪酸スラリー状填料の製造方法 |
| FR2567504B1 (fr) * | 1984-07-11 | 1989-12-29 | Rhone Poulenc Chim Base | Colloides de silice et silices spheriques et procedes pour leur obtiention |
| US5176891A (en) * | 1988-01-13 | 1993-01-05 | Eka Chemicals, Inc. | Polyaluminosilicate process |
| US4954220A (en) * | 1988-09-16 | 1990-09-04 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Polysilicate microgels as retention/drainage aids in papermaking |
| SE500387C2 (sv) * | 1989-11-09 | 1994-06-13 | Eka Nobel Ab | Silikasoler, förfarande för framställning av silikasoler samt användning av solerna i pappersframställning |
| US5503820A (en) * | 1992-05-26 | 1996-04-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| US5279807A (en) * | 1992-05-26 | 1994-01-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| US5674323A (en) * | 1993-02-12 | 1997-10-07 | American International, Inc. | Method and apparatus for cleaning columns by inducing vibrations in fouling material and the column |
| DE69841835D1 (de) * | 1997-06-09 | 2010-09-23 | Akzo Nobel Nv | Polysilikat-Mikrogele |
| KR100573343B1 (ko) * | 1997-06-13 | 2006-04-24 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 저-농도 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔의 개선된제조 방법 |
-
1998
- 1998-07-20 US US09/119,468 patent/US6060523A/en not_active Expired - Lifetime
-
1999
- 1999-09-13 DE DE69915891T patent/DE69915891T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 ES ES99974007T patent/ES2216645T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 EP EP99974007A patent/EP1220817B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 TR TR2001/02987T patent/TR200102987T2/xx unknown
- 1999-09-13 HU HU0104389A patent/HUP0104389A3/hu unknown
- 1999-09-13 PL PL349465A patent/PL196870B1/pl unknown
- 1999-09-13 PT PT99974007T patent/PT1220817E/pt unknown
- 1999-09-13 SK SK658-2001A patent/SK284661B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 WO PCT/US1999/021060 patent/WO2001019730A1/en active IP Right Grant
- 1999-09-13 DK DK99974007T patent/DK1220817T3/da active
- 1999-09-13 JP JP2001523321A patent/JP4593046B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 AU AU60386/99A patent/AU769659B2/en not_active Expired
- 1999-09-13 EA EA200100569A patent/EA002962B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 CZ CZ20011664A patent/CZ297077B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 CN CNB998143006A patent/CN1178858C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-13 NZ NZ511672A patent/NZ511672A/xx not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 CA CA002362059A patent/CA2362059C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 AT AT99974007T patent/ATE262487T1/de active
- 1999-09-13 BR BR9916752-2A patent/BR9916752A/pt not_active IP Right Cessation
-
2001
- 2001-05-30 NO NO20012654A patent/NO330618B1/no not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0110714A1 (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-13 | Unilever Plc | Apparatus for mixing or granulation of particles |
| WO1988008744A2 (en) * | 1987-05-06 | 1988-11-17 | Berwind Corporation | Mixer |
| US5648055A (en) * | 1992-05-26 | 1997-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polyaluminosilicate microgels |
| JPH06292835A (ja) * | 1993-02-15 | 1994-10-21 | Kobe Steel Ltd | ローラミル |
| JPH09142828A (ja) * | 1995-11-28 | 1997-06-03 | Mitsubishi Chem Corp | 高純度砂状合成シリカの製造方法、及び高純度合成石英ガラス成形体の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUP0104389A2 (hu) | 2002-03-28 |
| JP4593046B2 (ja) | 2010-12-08 |
| JP2003509318A (ja) | 2003-03-11 |
| NZ511672A (en) | 2002-10-25 |
| EA002962B1 (ru) | 2002-12-26 |
| ATE262487T1 (de) | 2004-04-15 |
| DE69915891D1 (de) | 2004-04-29 |
| SK284661B6 (sk) | 2005-08-04 |
| TR200102987T2 (tr) | 2002-02-21 |
| PL349465A1 (en) | 2002-07-29 |
| AU769659B2 (en) | 2004-01-29 |
| CA2362059C (en) | 2008-07-29 |
| SK6582001A3 (en) | 2002-01-07 |
| CA2362059A1 (en) | 2001-03-22 |
| PL196870B1 (pl) | 2008-02-29 |
| EA200100569A1 (ru) | 2001-10-22 |
| US6060523A (en) | 2000-05-09 |
| NO330618B1 (no) | 2011-05-30 |
| AU6038699A (en) | 2001-04-17 |
| EP1220817B1 (en) | 2004-03-24 |
| NO20012654D0 (no) | 2001-05-30 |
| NO20012654L (no) | 2001-05-30 |
| HUP0104389A3 (en) | 2003-06-30 |
| CN1178858C (zh) | 2004-12-08 |
| EP1220817A1 (en) | 2002-07-10 |
| PT1220817E (pt) | 2004-06-30 |
| DE69915891T2 (de) | 2005-03-10 |
| CZ20011664A3 (cs) | 2002-01-16 |
| BR9916752A (pt) | 2001-08-14 |
| DK1220817T3 (da) | 2004-06-01 |
| CN1330609A (zh) | 2002-01-09 |
| ES2216645T3 (es) | 2004-10-16 |
| WO2001019730A1 (en) | 2001-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CZ297077B6 (cs) | Kontinuální zpusob prípravy polysilikátového mikrogelu | |
| CA2389572C (en) | Continuous production of silica-based microgels | |
| US7504084B2 (en) | High velocity, low pressure process for making silica gels and microgels | |
| KR100582139B1 (ko) | 마이크로겔의 개선된 연속 제조 방법 | |
| MXPA01005090A (en) | Improved continuous process for preparing microgels | |
| TW528728B (en) | Improved continuous process for preparing microgels | |
| ZA200104127B (en) | Improved continuous process for preparing microgels. | |
| CZ435699A3 (cs) | Způsob přípravy polyaluminosilikátových mikrogelů o nízké koncentraci a zařízení k jeho provádění | |
| WO1998055398A1 (en) | Improved method for preparing low-concentration polyaluminosilicate microgels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Effective date: 20190913 |