HU186554B

HU186554B - Process for the production of non-sedimenting dispersions of watery medium

Info

Publication number: HU186554B
Application number: HU822508A
Authority: HU
Inventors: Jozsef Homonnai; Laszlone Horvath; Piroska Toth; Mihaly Suemegi
Original assignee: Sallai Imre Mtsz
Priority date: 1982-08-04
Filing date: 1982-08-04
Publication date: 1985-08-28
Also published as: DK354983A; DE3328207A1; FI72433B; GB8321039D0; YU161883A; ES8505549A1; FI832808A; GB2135689B; GB2135689A; ES524751A0; DK354983D0; IT8322402A0; FR2531347B1; CS253579B2; FI832808A0; NL8302743A; DD211490A5; BE897435A; FR2531347A1; FI72433C

Description

A találmány tárgya eljárás vizes közegű, nem ülepedő diszperziók előállítására, azzai jellemezve, hogy a diszerpziókban vízben önmagában gyorsan ülepedő keményítő és karbamid, valamint adott esetben vízben különböző mértékig oldódó, saját telített oldatukban önmagukban ugyancsak ülepedő, szilárd részecskék olyan keverékét oszlatjuk el a vizes közegben, amely nem ülepedő rendszert alkot.

A kolloid mérettartományba eső szolok részecskéi rendkívül lassan ülepednek, s az időben esetükben ülepedési egyensúly áll be. A durvább mérettartományt képviselő szuszpenziók részecskéi - ha a sűrűségük is nagyobb közegük sűrűségénél, akkor viszonylag gyorsan ülepednek (v.ö.: Erdey-Gruz T. — Schay G.: Elméleti fizikai kémia, Tankönyvkiadó, Budapest, 1964. 226-233. p., Dr. Buzágh A,: A kollodika praktikuma, Tankönyvkiadó, Budapest, 1962.119-125. p.).

Ha a rendszerekben jelen vannak mind kolloid, mind durvább mérettartományba eső részecskék is, akkor a nagyobb mérettartományba eső részecskék - viszonylag gyorsan ülepedve - utolérik a kisebb méretű részecskéket, azokkal összekapcsolódhatnak, s végül is a finomabb részecske méretére egyáltalán nem jellemző, nagy sebességgel ülepedhetnek a polidiszperz rendszerekre jellemző, ún. ortoklnetikus koagulálás következtőben (v.ö.: Dr. Buzágh A. i.m. 143-149. p).

Az Ipari folyamatok tekintélyes részénél, általában a szilárd és folyadék halmazállapotú anyagok elválasztásánál, mint pl. a különböző iszapok víztelenítésénél vagy a papíripari lapképzésnél, éppen a jól ülepedő rendszerek előállítása a cél. Az ipari folyamatok másik részénél, pl. a kőolajbányászati füróiszapok, a különböző emulziók előállításánál, vagy ahol történetesen a diszperziók szállítása, tárolása a feladat, éppen az ülepedés megakadályozását tűztük ki célul. Jellemző példa erre a papíripari töltőanyag-szuszpenziók előállítása, a különböző célra alkalmazható paraffin-, bitumen- vagy éppen a legkülönbözőbb növényvédőszer emulziók stabilizálása, valamint - a mezőgazdaságnál maradva - a különböző műtrágya-diszperziók előállítása is. A különböző műtrágyákat tekintve: por alakban való tárolásuk, szállításuk sok veszteséggel jár, kiszórásuknak egyenletessége mindig Idvánnivalót hagy maga után, a megfelelő NPK-arány (v.ö.: Nizsalovszky-Szondy-Jócsik: Trágyázás-Műtrágyázás, Mezőgazdasági Kiadó, Budapest, 1054., Folyékony Műtrágyák, Vegyipari Szakirodalmi Tájékoztató, NIM Műszaki Dokumentációs és Fordító Iroda, Budapest, 1976. 5. szám) kijuttatása pedig csak több műveletben lehetséges.

A különböző hatóanyagtartalmú műtrágyákból előállított szuszpenzió ezeket a problémákat kiküszöbölheti. A műtrágya-szuszpenziók alkalmazása azonban csak akkor nem szül újabb problémákat, ha előállításuktól kezdve, tárolásukon, szállításukon keresztül kiszórásukig: nem lép fel az alkalmazott műveleteket zavaró ülepedés.

A szuszpcnzió-stabilizálásnak gazdaságilag ma egyik legfontosabb és ezért egyike legdinamikusabban fejlődő területe a szuszpenziós műtrágyák előállítása. E műtrágyák elnevezése megtévesztő: az kétségtelen, hogy az előállításukhoz alkalmazott, szilárd műtrágya-komponensek a durva diszperz tartományba esnek; ezek telített oldataiba eloszlatva azonban több új komponenset, durva, ill. kolloid diszperz részecskék Is kiválhatnak (v.ö. Dr. Buzágh A.

lm. 176-199. p., Walton, A.G.: Precipitation, in: Dispersion of POwders in Liquids, Edited by G.D. Parfitt, Elsevier Publishing Company Limited, Amsterdam-London-New York, 1969., 122-164. p.). A különböző oldatbeli kölcsönhatások, ill. pl. kettőssó-képzési folyamatok miatt az is lehetséges, hogy a később adagolt komponens telített oldata képződik, s a korábban már oldott komponensek válnak ki diszperz részként. Az e rendszerekben található részecskék minőségét, illetve anyagi minőségük függvényében a méretét 1 tudományosan részletesebb· vizsgálatnak még nem vetették alá, ezért — a részecskeméret analízise nélkül, összefoglalóan - ezeket a rendszereket diszperzióknak nevezzük, mely definíció megengedi mind a kolloid mind a durva diszperz mérettartományba cső részecskék különkülön való, illetve együttes jele nlétét is.

A szuszpenzióknak az ülepedéssel szembeni stabilizálására hagyományosan elsősorban elektrolitokat alkalmaznak. Azok a részecskék között taszitóerőt ébresztenek, s azzal megakadályozzák összekapcsolódásukat. E módszer természetesen nem alkalmazható a műtrágya-dsizperziók tömény elektrolitot itartalmazó közege esetén. Alkalmazhatók ún. makromolekulás kolloidok is, amilyen pl. a zselatin. Ezék a közeg viszkozitását is növelik, ezzel nehezítve a részecskék ülepedését, de a részecskéiét védő burokként is körülveszik, amely ugyancsak megakadályozza ι összekapcsolódásukat. (V.ö.: Dr. Buzágh A. i.m. 143-149. p.)

A szsuszpenzíós műtrágyák iparjogvédelmi irodalma jórészt azzal foglalkozik, hogy milyen komponensekből tartják beállítani az NPK-arányt a legelőnyösebbnek. Ezek érdeklődési körünkön kívül esnek.

A szuszpenziós műtrágyákban ún. diszpergáló vagy stabilizálószerként ismeretesek pl.:

- a különböző kovasav-szármizékok, Így a kolloid szilikaszolok, a magnézium-alumínium-szilikátok (v.ö.: 176 147 ljsz. magyar szabadalom);

- az agyagásványik, mint pl. az attapulgit, betonit, illit stb. (v.ö. 6 902 342 sz. holland szabadalom);

- foszfát-bázisú diszpergálószereket ajánlanak az agyagásványok mellé (v.ö. 3 148 980, 3 160 495, 3 234 004 sz. USÁ-szabadalniak);

- makromolekulás kolloidokat, amilyen pl. a karboxi-metil-cellulóz, poli-vinil-alkohol, kazein és ligninszulfonsav, ill, származékaik, szorbit, glükóz, számos eljárás esetén alkalmaznak (v.ö.: pl, 1 667 798 sz. NSZK 3 579 321 USA, 176 147 ljsz. magyar szabadalom);

- ismert diszpergáló-, ill. stabilizálószerek mellett hangsúlyozzák a mechanikai aprító hatás fontosságát is (v.ö. 176 186 ljsz. magyar szabadalom). A bemutatott módszerekkel viszonylag jó stabilitás érhető el, jóllehet a gyakorlatban a legtöbb esetben igénylik időközönként a keveréssel való homogenizálást. Gondot jelenthet a természetes anyagok, ill. a különböző ipari melléktermékek minőségének ingadozása is.

E problémák kiküszöbölésére: nagy mennyiségben, egyenletes minőségben rendelkezésre álló, különösebb kémiai átalakítást nem igénylő, a szűkös erőforrásokat nem terhelő stabilizálószerek felderítésére végeztünk kutatást. ,-------, ,_z~

E munka során az a meglepő tapasztalatunk adódott, hogy a natív vizes szuszpenzióban ülepedő keményítő a szuszepenziós műtrágyák szokásos, önmagukban ugyancsak ülepedő komponenseivel nem

186.554 ülepedő diszperziót alkot.

E tapasztalat annál is meglepőbb, mivel az irodalom szerint a keményítőt általában oxidatív, enzimatikus, lúgos vagy savas lebontással lehet nem ülepedő rendszerré átalakítani, s az ügy előállított termékek pedig általában nem stabilizálószerként, hanem éppen koaglulálható, derítő-, ülepítőszerként ismeretesek.

A találmány szerinti eljárás részleteit, az eljárással a szuszpenziók stabilizálásában elérhető hatásokat az alábbi kiviteli példák szemléltethetik.

1. összehasonlító példa

500 ml vízben kevertetés közben diszpergáltunk 40 g keményítőt. A diszperzióval feltöltöttünk egy 250 ml térfogatú, a 250 és 100 ml közti tartományban 2,5 ml beosztású ülepítő hengert. Az üledék térfogatát a feltöltés után 1, 2, illetve 24 óra múlva olvastuk le, majd a 24 órás ülepítés után szemrevételeztük az ülepedés karakterét. Az ülepítő csőben a keményítő üledéke már egy óra múlva a 100 ml-es jel alatti, beosztás nélküli tartományba esett. Az üledék 24 óra alatt rendkívül tömörré és igen nehezen felrázhatóvá vált,

2. összehasonlító példa

Az első példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy kevertetés közben 200 g karbamidot diszpergáltunk, A kevertetés során akarbamid feloldódott, ülepítő vizsgálatot nem lehetett végezni.

3. összehasonlító példa

Az első példa szerint jártunk el akként, hogy keményítő helyett 150 g antrakinont diszpergáltunk. Az antrakinon üledéke az ülepítő csőben már egy óra múlva a 100 ml-es jel alatti, beosztás nélküli tartományba esett. Az üledék 24 óra alatt rendkívül tömörré és igen nehezen felrázhatóvá vált.

4. példa

Az 1 -3 példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy az 500 ml vízben kevertetés közben 200 g karbamidot, 40 g keményítőt, illetve 150 g antrakinont diszpergáltunk. Az ülepítő hengerben 1, illetve 2 óra alatt ülepedést nem tapasztaltunk; 24 óra múlva az üledék fölött 5 ml tiszta közeget lehetett leolvasni. A 24 órás ülepités után üledék nem alakult ki, a diszperzió homogén, és könnyen felrázható volt.

8. összehasonlító példa

A 2. példa szerint jártunk el akként, hogy 200 g karbamid helyett 200 g kálium-kloridot diszpergáltunk. A kevertetés során a kálium-kloridnak csak egy része oldódott fel. ülepítő hengerbe töltve a kálium-klorid telített oldatában előállt szuszpenziót: rendkívül gyorsan ülepedő rendszert kaptunk, az üledék már egy óra múlva 100 ml-es jel alatti, beosztás nélküli tartományba esett. Az üledék 24 óra alatt rendkívül tömörré és igen nehezen felrázhatóvá vált.

6. összehasonlító példa

A 2. példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy mono-ammónium-foszfátot diszpergáltunk. A diszpergálás során a mono-ammónium-foszfát egy része feloldódott. A saját telített oldatában lévő mono-ammóníum-foszfát szuszpenzió az ülepítő hengerben rendkívül gyorsan ülepedett, már 1 óra múlva az üledék a 100 ml-es jel alatti, beosztás nélküli tartományba esett, Az üledék 24 óra múlva laza, de rendkívül kis térfogatú volt, felrázása különösebb problémát nem jelentett.

7. összehasonlító példa

A 6. példa szerint jártunk el akként, hogy szuszpendálás közben a szuszpenzióhoz adagoltunk 150 ml

25%-os ammónium-hidroxidot. A szuszpenzió a 250 ml-es ülepítő tölcsérben a 6. példában tapasztaltnál lasabban ülepedett, de ennek ellenére 1 óra után valamivel a 100 ml-es jel alá ese tt az üledék térfogat. Az üledék 24 óra után viszonylag könnyen felrázható volt.

8. példa

Az 1,, illetve a 2. példa szerint jártunk el akként, hogy 500 ml vízben 500 g karbamidot és 250 g keményítőt diszpergáltunk. Az így előállt rendszer rendkívül nagy viszkozitású lett, felrázását csak a viszkozitása akadályozta. A rendszer 24 óra után sem ülepedett.

9. példa

A 4. példa szerint jártunk akként, hogy az 1.0,50,5 NPK-aránynak megfelelően 650 ml vízben 1870 g karbamidot, 40 g keményítőt, 1000 g mono-ammónium-foszfátot, 900 g 25%-os ammónium-hidroxidot, illetve 880 g kálium-kloridot diszpergáltunk célszerű sorrendbe. Az így előállt 400% hatóanyag tartalmú diszperzió nem ülepedett, 24óra után 7,5 ml közeg jelentkezett a szuszpenzió felszíne felett, üledék nem volt. A szuszpenzíó könnyen felrázható volt.

10. példa

A 9. példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy az 1:10 NPK-aránynak megfelelően 30 ml vízben és 900 g ammónium-hirdoxidban 720 g karbamidot, 1000 g mono-ammónium-foszfátot, valamint 40 g keményítőt diszpergáltunk. Az így előállt 40% hatóanyag tartalmú diszperzió a 250 ml-es ülepítő hengerben 1, illetve 2 óra alatt ülepedett, 24 óra után 5 ml· közeg kelentkezett a szuszpenzió felszíne felett. Homogenizálására nem volt szükség, üledék nem volt benne. A szuszpenzió könnyen felrázható volt.

11. példa

A 9. példa szerint jártunk el akként, hogy az 1:1:1 NPK-aránynak megfelelően 710 ml vízben 900 g ammónium-hidroxidot, 1000 g mono-ammónium-foszfátot, 720 g karbamidot, 880 g kálium-kloridot és 40 g keményítőt diszpergáltunk. Az így előállt 40% hatóanyag tartalmú diszperzió a 250 ml-es ülepítő hengerben 1, illetve 2 óra alatt nem ülepedett, 24 óra után 10 ml közeg jelentkezett a szuszpenzió feszine felett, üledék nem volt. A szuszpenzió könnyen felrázhatő volt.

12. példa

A 9. példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy az 1:1:2 NPK-aránynak megfelelően 920 ml vízben 720 g karbamidot, 1000 g mono-ammónium-foszfátot, 900 g ammónium-hidroxidot, 1860 g kálium-kloridot, illetve 50 g keményítőt, 24 óra után 2,5 ml közeg jelentkezett a szuszpenzió felszíne felett, üledék nem volt. A szuszpenzió könnyen felrázható volt.

13. példa

A 9. példa szerint jártunk el azzal az eltéréssel, hogy az 123 npk-aránynak megfelelően 1100 ml vízben 300 g ammónium-hidroxidqt₁_280 g karbamidot, 1000 g mono-ammónium-foszfátot, 40 g keményítőt, 1350 g kálium-kloridot diszpergáltunk. A diszperzió az ülepítő hengerben 1, illetve 2 óra alatt nem ülepedett, 24 óra után 12,5 ml közeg jelentkezett a szuszpenzió felszíne felett, üledék nem volt. A szuszpenzió könnyen felrázható volt.

14. példa

1750 ml vizben diszpergáltunk 125 g karbamidot, 1250 g mono-ammónium-foszfátot, 375 g ammónium-hidroxidot, 20 g ekményitőt, illetve 2656 g

186.554 kálium-kloridot. Az igy előállt 40% hatóanyag tartalmú diszperzió a 250 ml-es ülepítő hengerben 1, illetve 2 óra alatt nem ülepedett, 24 óra után 15 ml közeg jelentkezett a szuszpenzió felszíne felett, üledék nem volt. A szuszpenzió könnyen felrázha- 5 tó volt.

A bemutatott összehasonlító példák mutatják, hogy különböző rendszereink egyes komponensei vízben önmagukban ülepedő szuszpenziót adnak. E szuszpenziók gyorsan ülepednek, tömör üledéket , _ eredményeznek. ' ®

A kiviteli páldák széles sora mutatja, hogy a legkülönbözőbb anyagi minőségű, vízben különböző mértékben oldható, szervetlen és szerves vegyületekből, ill. azok tetszés szerinti elegyeiből nem ülepedő, jól folyó: könnyen felrázható rendszert jg sikerült eljárásunkkal előállítani. A módszer tehát nem specifikus az anyagok szűk csoportjára.

Eljárásunk ezzel több szükségletet is magasabb szinten elégít ki, mint a jelenlegi technika:

- az élő szervezetektől nem idegen anyaggal sikerült a szuszpenziók stabilizálása; 20

- az igényelt stabilitás a legkülönbözőbb kémiai öössztételű diszperz rész esetén is biztosítható;

- lehetőség nyílt a mezőgazdaságra alapozott ipar fontos terméke, a keményítő alkalmazási területének kiszélesítésére.

Claims

1. 1. Eljárás vizes közegű, nem ülepedő diszperziók előállítására, azzal jellemezve, hogy a diszperziók- «λ bán vízben önmagában gyorsan ülepedő keményítő és karbamid, valamint adott esetben vízben különböző mértékig oldódó, saját telített oldatukban Önmagukban ugyancsak ülepedő, szilárd részecskék keverékét oszlatjuk el a vizes közegben, amely nem ülepedő rendszert alkot. 35

Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a diszperzió a közegére nézve 1-50 tömeg% keménynőt tartalmaz.

3. Az 1. és 2. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy a diszperzió a keményítő tömegével legalább azonos mennyi- 40 ségben tartalmaz karbamidot, a karbamid mennyiségének felső határa legfeljebb ötvenszerese a keményítőnek.