SK284661B6 - Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu - Google Patents
Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu Download PDFInfo
- Publication number
- SK284661B6 SK284661B6 SK658-2001A SK6582001A SK284661B6 SK 284661 B6 SK284661 B6 SK 284661B6 SK 6582001 A SK6582001 A SK 6582001A SK 284661 B6 SK284661 B6 SK 284661B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- vessel
- mixing
- mixture
- aging
- 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)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Paper (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu obsahuje nasledujúce postupné kroky: vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu sa mieša s iniciátorom gélovatenia v miešacej nádobe, ktorá je elasticky deformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na vytvorenie vodnej zmesi, majúcej koncentráciu oxidu kremičitého od 0,5 % do 15 % hmotnostných, a zmes zreje v podlhovastej zrecej nádobe, ktorá je elasticky deformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na čiastočné zgélovatenie zmesi.ŕ
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka kontinuálneho spôsobu prípravy polysilikátových mikrogélov, pri ktorom je obmedzené alebo eliminované usadzovanie oxidu kremičitého.
Doterajší stav techniky
Polysilikátové mikrogély (tzn. vodné roztoky, vytvárané čiastočným zgélovatenim kremičitanov alkalických kovov) sú v odbore dobre známe. Čiastočné zgélovatenie je spravidla dosiahnuté zmiešaním kremičitanu alkalického kovu s iniciátorom gélovatenia, zrenim zmesi po krátky čas, a potom zastavením gélovatenia zriedením zmesi. Najobvyklejšie používanými iniciátormi gélovatenia sú minerálne kyseliny a kamenec. Výsledné mikrogély majú komerčné využitie ako odvodňovací prostriedok a prostriedok na zvýšenie retencie pri výrobe papiera ako flokulačnc činidlo v zariadeniach na čistenie pitnej vody a na podobné aplikácie.
Niektoré praktické faktory v súčasnosti obmedzujú komerčné využitie polysilikátových mikrogélov, aj keď sú vynikajúcimi a z hľadiska životného prostredia neškodnými flokulantmi. Roztoky mikrogélov sú napríklad potrebne zriedené, čo ich robí nevhodnými na dopravu veľkých objemov na veľké vzdialenosti. Mikrogély tiež majú sklon gélovatieť a tvoriť silikátové usadeniny v zariadení, použitom na prípravu produktu. Tieto problémy môžu byť v prostredí priemyselnej výroby prekonané konštrukciou zariadenia a vyškoleným personálom, ale predstavujú väčšie problémy v oblasti aplikácii, kde by mala byť obsluha a údržba zariadenia pomerne jednoduchá.
Pri vsádzkovom procese výroby mikrogélov zreje mikrogél vo veľkých miešacích a zásobných nádržiach, ktoré sú nielenže drahé, ale spôsobujú tiež problémy s nerovnomemosťou produktu a riadením procesu, ktoré sú vsádzkovým procesom vlastné. Kontinuálny spôsob výroby a zrenie mikrogélu je veľmi preferovaný pre rovnomernosť kvality produktu. Usadeniny oxidu kremičitého ale môžu byť tolerované skôr vo vsádzkových zásobníkových nádržiach, ako v potrubí kontinuálneho procesu, kde usadeniny zapchávajú zariadenie a spôsobujú tak skrátenie intervalu údržby.
Patentové spisy US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 658 055 opisujú zlepšené kontinuálne spôsoby výroby mikrogélov polysilikátov, pri ktorých sú usadeniny oxidu kremičitého veľmi znížené miešaním roztoku rozpustných kremičitanov a iniciátorov gélovatenia za špecifických podmienok. Aj keď konštrukcie, opísané v týchto patentových spisoch, vedú k veľmi zlepšenej účinnosti a doznali komerčné využitie, stále často dochádza na usadeniny oxidu kremičitého, ktoré zapchávajú potrubie a zariadenie vyvíjača mikrogélu. Zostáva teda potrebné periodicky odstavovať proces a čistiť usadeniny ich rozpúšťaním v zásade, napríklad hydroxide sodnom. Zostáva mať tiež potrebné záložný generátor, keď je požadovaná kontinuálna výroba.
Existuje teda potreba ďalších zlepšení kontinuálneho spôsobu výroby polysilikátových mikrogélov.
Podstata vynálezu
V súlade s predmetom tohto vynálezu bol preto vyvinutý kontinuálny spôsob prípravy polysilikátovcho mikrogélu, ktorý obsahuje nasledujúce postupné kroky:
vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu sa mieša s iniciátorom gélovatenia v miešacej nádobe, ktorá je e lasticky dcformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na vytvorenie vodnej zmesi, majúcej koncentráciu oxidu kremičitého od 0,5 % do 15 % hmotnostných, a zmes zreje v podlhovastej zrecej nádobe, ktorá je elasticky deformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na čiastočné zgélovatenie zmesi.
Zrccia nádoba sa výhodne dočasne deformuje zvýšením vnútorného tlaku v nádobe.
Miešacia alebo zrecia nádoba sa výhodne dočasne deformuje znížením vnútorného tlaku v nádobe.
Miešacia alebo zrecia nádoba sa výhodne dočasne deformuje periodickým menením výstupného prietokového odporu.
Miešacia alebo zrecia nádoba sa výhodne dočasne deformuje pôsobením mechanickej sily na miešaciu alebo zrcciu nádobu.
Mechanická sila sa výhodne vytvára valčekmi, lisom alebo vonkajšou tlakovou tekutinou.
Mechanická sila sa výhodne vytvára jednou alebo viacerými dvojicami valčekov, pohybujúcich sa v smere pozdĺžnej osi miešacej alebo zrecej nádoby.
Miešacia alebo zrecia nádoba sa výhodne dočasne deformuje pôsobením vibrácií.
Vibrácie sa výhodne prenášajú na miešaciu alebo zreciu nádobu z okolitej kvapaliny, v ktorej je ponorený vibrátor.
Vo výhodnom uskutočnení zmes, zrejúca v zrecej nádobe, prenáša vibrácie na zreciu nádobu.
Podľa výhodného uskutočnenia sa krok miešania uskutočňuje za podmienok uvedených v patentových spisoch US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 658 055 na minimalizáciu tvorby usadenín oxidu kremičitého. V kroku miešania môžu byť tiež prítomné hliníkové ióny na vytvorenie modifikovaného polysilikátového mikrogélu, vyžadujúceho kratší čas zrenia v nasledujúcom kroku.
Ako miešacia nádoba a/alebo zrecia nádoba sa výhodne použije flexibilná hadica. Hadica sa jednoducho deformuje zvýšením alebo znížením tlaku vnútri hadice, alebo mechanickými prostriedkami, ako napríklad preťahovaním hadice cez zvierku alebo pomocou dvojice valčekov, ktorá putuje po dĺžke hadice. Na polotuhú alebo polymérmi nádobu môžu byť použité ultrazvukové alebo zvukové vlny.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Polysilikátové mikrogély sú vodné roztoky, vytvorené čiastočným zgélovatenim kremičitanov alkalických kovov alebo polysilikátov, majúcich spravidla jeden hmotnostný diel N2O na 3,3 hmotnostného dielu SiO2. Mikrogély spravidla pozostávajú z vody a spojených častíc oxidu kremičitého, majúcich priemer 1 až 5 mm a merný povrch aspoň 500 ni2/g. Častice sú navzájom spojené v priebehu prípravy (tzn. v priebehu čiastočného gélovatenia) za vzniku agregátov, majúcich trojrozmerné zosieťovanie a spojenie. Mikrogélové roztoky majú v porovnaní s komerčným koloidným oxidom kremičitým nízke hodnoty S. Hodnota S, definovaná podľa Ilera a Daltona v J. Phys. Chem. 60(1956), str. 955 - 975, je množstvo percent hmotnostných oxidu kremičitého v disperznej fáze, čo sa interpretuje ako stupeň agregácie častíc oxidu kremičitého. Hodnoty S, ktoré uvádzajú Ilcr a Dalton, sú spravidla v rozmedzí 80 až 90 % hmotnostných. Hodnoty S roztokov mikrogélu oxidu kremičitého sú spravidla menšie ako 50 % hmotnostných, výhodne menšie ako 40 % hmotnostných.
Pri pH nižšom ako 5 sa polysilikátové mikrogély niekedy označujú ako mikrogély kyseliny polykremičitej. Keď je hodnota pH vyššia, môžu tieto produkty obsahovať zmesi mikrogélov kyseliny polykremičitej a polysilikátových mikrogélov, ktorých pomer závisí od pH. Termín „polysilikátový mikrogéľ zahŕňa takéto zmesi mikrogélov kyseliny polykremičitej a polysilikátových mikrogélov.
Polysilikátové mikrogély sú často modifikované zahrnutím hlinitanových iónov do ich štruktúry. Hliník môže byť prítomný v polysilikátových agregátoch alebo len na ich povrchu v závislosti od toho, kde sa zdroj hliníka pridáva do procesu. Hliník sa môže pridávať na zvýšenie rýchlosti tvorby mikrogélu, a teda na skrátenie času zrenia. Hliník tiež umožňuje zachovanie náboja mikrogélu za podmienok nízkeho pH. Termín „polysilikátový mikrogéľ' zahŕňa polysilikátové mikrogély, obsahujúce hliník, ktoré sa v odbore niekedy nazývajú polyhlinitokremičitanovc mikrogély.
Miešanie
Obvyklé roztoky kremičitanov rozpustných vo vode a iniciátorov gélovatenia môžu byť zvolené v kroku miešania na vytvorenie zmesi, majúcej obsah oxidu kremičitého v rozmedzí 0,5 až 15 % hmotnostných, výhodne 1 až 10 % hmotnostných. Pri koncentráciách pod 0,5 % hmotnostných by mikrogél vznikal príliš pomaly na praktické použitie. Nad 15 % hmotnostných oxidu kremičitého je rýchlosť gélovatenia príliš rýchla na efektívne riadenie.
Vhodné iniciátory gélovatenia sú v odbore známe a zahŕňajú kyslé výmenné živice, minerálne kyseliny, organické kyseliny, kyslé soli, kyslé plyny, soli kyselín amfoterných kovov s alkalickými kovmi, ako napríklad hlinitan sodný, a organické zlúčeniny, ako napríklad určité anhydridy, amidy, estery, laktóny, nitrily a sulfóny. Obvyklými iniciátormi gélovatenia sú minerálne kyseliny, spravidla kyselina sírová a kamenec. Iniciátor gélovatenia môže byť pridaný ako vodný koncentrát, a to až k jeho medzi rozpustnosti, alebo ako zriedený roztok na zjednodušenie zmiešania.
Keď je iniciátorom gélovatenia minerálna kyselina, má výsledná zmes pH v rozmedzí 2 až 10, a prietok kyseliny (alebo pomer k oxidu kremičitému) je riadený systémom regulácie pH. Keď je ako iniciátor gélovatenia zvolená organická kyselina, kyselina uhličitá alebo oxid uhličitý, prietok iniciátora gélovatenia a/alebo roztoku oxidu kremičitého môže byť riadený volumetricky (v medziach pH 2 až
10) účinkom tlmivého efektu výsledných uhličitanov. Volumetrická regulácia poskytuje výhodu vynechania snímačov pH, ktoré môžu vyžadovať časté čistenie, kalibráciu a premiestňovanie.
Keď je zvolený iniciátor gélovatenia alkalický, ako napríklad hydrogenuhličitan sodný alebo hlinitan sodný, je vhodné regulovať prietok iniciátora gélovatenia a/alebo roztoku kremičitanu volumetricky, lebo obidva prúdy sú alkalické. Výsledná zmes má pH v rozmedzí 7 až 13.
Keď je to potrebné, pridáva sa hliníková soľ ako rozpustná zložka do iniciátora gélovatenia alebo roztoku kremičitanu sodného, alebo sa môže pridávať do zmesi ako zvláštny prúd. Vynikajúce polyhlinitokremičitanové mikrogély sa pripravujú pridaním hliníkovej soli do vyvíjača gélu v množstve na získanie mólového pomeru Al2O3/SiO2 v rozmedzí 1 : 1500 až 1 : 25, výhodne 1 : 1250 až 1 : 50. Alternatívne môže byť polysilikátový mikrogél pripravený s použitím polyhlinitokremičitanového roztoku, pripraveného reakciou hlinitanu alkalického kovu priamo s kremičitanom, a to za vzniku kremičitanu, majúceho mólový pomer Al2O3/Si02 až asi 1 : 1.
Aj keď pri uskutočňovaní vynálezu môžu byť použité akékoľvek podmienky miešania, je zvlášť výhodné použiť podmienky miešania podľa patentových spisov US 5 279 807, US 5 503 820 a US 5 658 055, na ktoré sa odkazuje. Bolo zistené, že turbulentné podmienky miešania tu opísané veľmi obmedzujú vznik gélu a usadenín oxidu kremičitého v priebehu starnutia mikrogélu, a sú dosiahnuté buď spájaním prúdov roztoku kremičitanu a iniciátora gélovatenia v uhle aspoň 30°, alebo použitím prstencového miešacieho zariadenia, pričom obidva prúdy sa spájajú vypúšťaním jedného prúdu z vnútornej rúrky do druhého prúdu, prúdiaceho vonkajšou prstencovou rúrkou. Aj keď podľa predloženého vynálezu nie sú turbulentné podmienky miešania nevyhnutné, je výhodné, keď Reynoldsovo číslo v zóne miešania je aspoň 1000, výhodne vyššie ako 6000.
Zrenie
Zmes sa potom nechá zrieť čas dostatočný na dosiahnutie požadovanej úrovni čiastočného zgélovatenia, ktoré obvykle trvá aspoň 10 sekúnd, ale nie dlhšie ako 15 minút. Čiastočné zgélovatenie poskytuje trojrozmerné zosieťovanie a spojenie agregátov častíc oxidu kremičitého s vysokým merným povrchom, známe ako polysilikátové mikrogély·
Miera požadovaného čiastočného zgélovatenia sa môže meniť podľa zvolených prísad a aplikácie, ale spravidla je dosiahnutá počas 10 až 90 % doby, ktorá vedie na úplné zgélovatenie. Odborník tak môže jednoducho stanoviť čas gélovatenia a nastaviť zvolený čas zrenia úpravou prietoku zrecou nádobou. Napríklad dĺžka a/alebo priemer zrecej nádoby a prietokový tlak môžu byť optimalizované na konkrétnu aplikáciu.
Pri kontinuálnom procese prebieha zrenie v zmesi, ktorá prechádza podlhovastou nádobou, a je v podstate skončené, keď zmes dosiahne výstup z nádoby. Podlhovastá nádoba má spravidla konštantný priemer (napríklad rúrka), s priemerom a dĺžkou zvolenou na zaistenie potrebného času zdržania zmesi na dosiahnutie požadovanej miery „zrenia“. Typická zrecia nádoba má priemer 0,5 až 25 cm (1/4 až 10 palcov), a dĺžku 60 až 150 m (2 až 500 stôp) na zaistenie času zdržania 10 sekúnd až 15 minút. Spravidla nie je výhodné použiť dlhšie časy zdržania, ako 15 minút.
Podľa vynálezu sa zmes vytvára a/alebo zreje v elasticky deformovateľnej podlhovastej nádobe (napríklad rúrke alebo valci), ktorá sa čas od času dočasne deformuje na uvoľnenie usadenín zo stien nádoby. Uvoľnené usadeniny sa odstraňujú z nádoby so zrejúcou zmesou, ako kontinuálne prechádza nádobou. Usadeniny sú tvorené oxidom kremičitým, na početné aplikácie nie je nutné oddeľovať a odstraňovať zo zmesi opúšťajúcej nádobu. Výhody vynálezu sú zrejmé najmä vtedy, keď je aplikovaný na kroky miešania a počiatočného zrenia, keď je zvlášť veľký sklon na vznik usadenín.
Nádoba môže obsahovať pomocné zariadenie, ako napríklad ventily, miešadlá a prevádzkové vybavenie. Nádoba je konštruovaná z materiálu majúceho jednak elasticitu väčšiu, ako majú usadeniny oxidu kremičitého, a jednak tiež charakteristiky povrchu, že deformácia nádoby prekoná adhezívne sily medzi nádobou a usadeninami, takže sa usadeniny uvoľňujú, keď sa nádoba deformuje. Zvolený materiál je rôzny podľa prostriedkov, zvolených na dočasnú deformáciu stien nádoby. Materiál má spravidla hladký povrch, aby sa pomohlo odstráneniu usadenín oxidu kremičitého.
Podľa jedného uskutočnenia sa steny nádoby dočasne deformujú zvýšením alebo znížením vnútorného tlaku v nádobe na roztiahnutie alebo zmrštenie stien. Tieto zmeny tlaku môžu byť dosiahnuté spôsobom v odbore známym, ako napríklad periodickým menením tlaku vstupujúcich prúdov, použitím napájacieho čerpadla majúceho diskontinuálnu dopravnú charakteristiku, ako napríklad piestového čerpadla, periodickým menením výstupného odporu pomocou programovaného regulačného ventilu, periodickým zavádzaním kvapaliny alebo plynu, ktoré nemajú nepriaznivý vplyv na proces zrenia, alebo kombináciou týchto spôsobov.
Príklady vhodných materiálov na konštrukciu nádoby v tomto vytvorení zahŕňajú polymémy materiál, ako napríklad vinylové plasty, fluorovaný kopolymér „Viton“, polytetrafluroetylén „Teflon“, silikónový kaučuk, neoprénový kaučuk a ďalšie kaučuky alebo elastoméry, ktoré odolávajú periodickej elastickej deformácii bez narušenia prasklinami, a ktoré sú chemicky odolné proti zrejúcej zmesi.
Podľa ďalšieho uskutočnenia sa steny nádoby dočasne deformujú vyvodzovaním mechanickej sily na steny nádoby.
Mechanická sila môže byť vyvodzovaná prostriedkami v odbore známymi, ako sú napríklad, pričom ale na ne nie sú obmedzené, prostriedky na stláčanie alebo ohýbanie a uvoľňovanie stien pomocou valčekov, lisu alebo iného mechanického zariadenia, alebo menením vonkajšieho tlaku okolitej tekutiny. Mechanická sila môže byť tiež vyvodzovaná pozdĺžnym naťahovaním nádoby na zmenšenie jej priemeru, a následným uvoľnením. Zvlášť výhodný je spôsob, keď sa pozdĺž pozdĺžnej osi rúrkovitej nádoby pohybuje jedna alebo viacero dvojíc valčekov. Na toto vytvorenie sa volia podobné materiály, ako boli opísané skôr pre prípad, keď sa mení vnútorný tlak v nádobe.
Podľa ešte ďalšieho uskutočnenia sa steny nádoby dočasne deformujú vibračnými silami, napríklad vibráciami, prenášanými do nádoby z okolitej kvapaliny, v ktorej je ponorený vibrátor. Spravidla sa na tento účel používa ultrazvukový vibrátor. Alternatívne môže byť vibrovaná zmes, obsiahnutá v nádobe a prenášať tieto vibrácie, takže spôsobujú elastickú deformáciu nádoby. Podľa tohto uskutočnenia je nádoba obvykle vytvorená z polotuhého materiálu, napríklad ocele alebo nehrdzavejúcej ocele, majúceho vyššiu elasticitu, ako usadeniny oxidu kremičitého alebo polymémeho materiálu, napríklad uvedeného skôr.
Príklad 1
Roztok polyhlinitokremičitého mikrogélu bol pripravený reakciou zriedeného roztoku kremičitanu sodného so zriedeným roztokom hlinitanu sodného v prstencovom spájacom miešači. Roztok kremičitanu sodného obsahujúci 2 % hmotnostných SiO2 bol privádzaný do prstencovej miešacej zóny v množstve 1,9 gpm (7,2 litrov za minútu) prostredníctvom T-tvaru Swagélok 1/2 palca (1,27 cm). T-tvar bol pripojený k vyztuženému potrubiu z Tygonu (vinylová rúrka typ B44-4K od Norton Performance Plastics Corp., Wayne, New Jersey) s dĺžkou 100 stôp (30,5 metra) a priemerom 1/2 palca (1,27 cm). Roztok hlinitanu sodného, obsahujúci 2 % hmotnostné A12O3, bol zavádzaný do prstencovej miešacej zóny prostredníctvom potrubia z nehrdzavejúcej ocele s priemerom 1/4 palca (0,635 cm) cez polpalcový T-tvar približne 8 palcov (20 cm) za vstupom kremičitanu. Hlinitan sa zavádzal do miešacej zóny v množstve na udržanie hmotnostného pomeru Al2O3/SiO2 s veľkosťou 1/6. Miešanie kremičitanu a hlinitanu bolo uskutočňované v potrubí z Tygonu.
Usadeniny oxidu kremičitého vnútri potrubia z Tygonu boli hneď zrejmé približne po jednej hodine prevádzky.
Odstraňovanie usadenín bolo uskutočňované miernym stláčaním potrubia Tygon preťahovaním potrubia medzi dvoma plastovými valčekmi. Po jednom priechode valčekov bola hadica bez silikátových usadenín. Celkom bolo s použitím opísaného zariadenia pripravených 400 galónov (1514 litrov) roztoku polyhlinitokremičitanového mikrogélu. Všetky silikátové usadeniny boli zo zariadenia odstránené deformovaním hadice plastovými valčekmi. Bolo zistené, že polyhlinitokremičitanový roztok je dobre použiteľný ako odvodňovací prostriedok a prostriedok na zvýšenie retencie pri výrobe papiera.
Príklad 2
Tento príklad demonštruje, ako môžu byť použite ultrazvukové vibrácie na elastickú deformáciu spracovacej nádoby na zabránenie vytvárania usadenín oxidu kremičitého pri výrobe roztoku polysilikátového mikrogélu. Zriedený
3,2 % kremičitan sodný a kyselina sírová boli vzájomne miešané v spájacom miešači T-tvaru z nehrdzavejúcej ocele za vzniku roztoku obsahujúceho 3,2 % hmotnostných SiO2 pri pH 8,7 a pri priemernom prietoku 13 gpm (49 litrov za minútu). Po opustení miešača T-tvaru bol roztok zavádzaný do 7 stôp (2,1 m) dlhého úseku vystuženého potrubia z Tygonu s vnútorným priemerom 3/8 palca (0,95 cm). Potrubie z Tygonu potom bolo pripojené k 8 palcov (20 cm) dlhému úseku rúrky z nehrdzavejúcej ocele s vonkajším priemerom 1/2 palca (1,27 cm), ktorá potom bola pripojená k úseku s dĺžkou 6 palcov (15 cm) z elastomémej hadice, vyloženej Neoprénom. Za hadicou, vyloženou Neoprénom, bolo inštalované in-line pH elektródové zariadenie na kontrolu pH zmesi kremičitan/kyselina, Lakewood Instruments model 72. Hadica, vyložená Neoprénom, rúrka z nehrdzavejúcej ocele a časť potrubia z Tygonu boli ponorené do ultrazvukového kúpeľa Branson, model 3200, pracujúceho pri 47 kHz. Po 6,5 hodinách prevádzky neboli pozorovateľné žiadne usadeniny oxidu kremičitého na žiadnom z potrubí, ponorenom v ultrazvukovom kúpeli. Zrejmý povlak usadenín oxidu kremičitého bol pozorovaný na elektródovom zariadení, ktoré nebolo v ultrazvukovom kúpeli. Usadeniny oxidu kremičitého boli odstránené z pH elektródového zariadenia máčaním zariadenia v teplom roztoku hydroxidu sodného. Analýzou roztoku hydroxidu sodného bolo stanovené, že sa na pH elektródovom zariadení usadilo 0,77 gramov SiO2.
Príklad 3
Tento príklad demonštruje, ako môžu byť použité ultrazvukové vibrácie na elastické deformovanie spracovacej nádoby na zabránenie vytvárania usadenín hlinitokremičitanu pri výrobe roztoku polyhlinitokremičitanového mikrogélu. 100 ml/min. zriedeného 3,2 % kremičitanu sodného, obsahujúceho 2 % hmotnostné SiO2, sa miešalo v spájacom miešači T-tvaru s 20 ml/min. roztoku hlinitanu sodného, obsahujúceho 2 % hmotnostné A12O3. Zmiešaný roztok bol čerpaný rúrkou z nehrdzavejúcej ocele s vonkajším priemerom 1/4 palca (0,635 cm), ktorá bola pripojená na číre plastové potrubie z Naglenu 180, kvality VI, vnútorný priemer 5/32 palca (0,40 cm). Časť potrubia z Naglenu bola ponorená v ultrazvukovom kúpeli Branson, model 3200, pracujúcom pri 47 kHz. Celá nehrdzavejúca rúrka, okrem asi 1 palca (2,54 cm) na každom konci, bola ponorená v ultrazvukovom kúpeli. Hlinitokremičitanové usadeniny boli zrejmé v potrubí z Naglenu na vonkajšej strane ultrazvukového kúpeľa približne po jednej hodine prevádzky. Usadeniny v potrubí z Naglenu na vonkajšej strane kúpeľa boli jednoducho odstránené deformovaním potrubia napríklad naťahovaním, ohýbaním alebo stláčaním.
Po štyroch hodinách výroby polyhlinitokremičitanového mikrogélu neboli zistené žiadne usadeniny v potrubí z Naglenu, ktoré bolo ponorené v ultrazvukovom kúpeli. Neboli zistené žiadne usadeniny v potrubí z nehrdzavejúcej ocele, čo naznačuje, že ultrazvukový kúpeľ spôsobuje elastickú deformáciu potrubia z nehrdzavejúcej ocele, ponoreného v kúpeli a v určitej vzdialenosti od kúpeľa.
Príklad 4
Tento príklad demonštruje, že sklenená reakčná nádoba s nízkou elastickou deformáciou, vyvolávanou tlakom, nie jc dostatočne elasticky deformovaná, aby vzniklo napätie väčšie, ako adhézna sila hlitokremičitanových usadenín, vytvorených v priebehu výroby polyhlinitokremičitanového mikrogélu, dokonca ani keď je vystavená ultrazvukovej vibrácii. 100 ml/min. zriedeného 3,2 % kremičitanu sodného, obsahujúceho 2 % hmotnostné SiO2, sa miešalo v spájacom miešači T-tvaru s 20 ml/min. roztoku hlinitanu sodného, obsahujúceho 2 % hmotnostné A12O3. Zmiešaný roztok bol čerpaný cez sklenenú rúrku s dĺžkou 6 palcov (15 cm) a vnútorným priemerom 5/32 palca (0,40 cm). Približne 3 palce (7,5 cm) sklenenej rúrky bolo ponorených v ultrazvukovom kúpeli Branson, model 3200, pracujúcom pri 47 kHz. Sklenená rúrka bola pripojená na číre vinylové potrubie s vnútorným priemerom 1/4 palca (0,635 cm), ktorého časť bola tiež, ponorená v ultrazvukovom kúpeli. Hlinitokremičitanové usadeniny boli vizuálne zrejmé po asi jednej hodine prevádzky v celej dĺžke sklenenej rúrky (vnútri aj na vonkajšej strane ultrazvukového kúpeľa), a v časti potrubia z Naglenu, ktorá bola na vonkajšej strane ultrazvukového kúpeľa. Po štyroch hodinách prevádzky bola celá dĺžka sklenenej rúrky povlečená hlinitokremičitanovými usadeninami. Potrubie z Naglenu, ponorené v kúpeli, bolo vizuálne bez usadenín.
Priemyselná využiteľnosť
Polysilikátové mikrogély sa spravidla upravujú na zastavenie alebo minimalizáciu ďalšieho vytvárania gélu. Úprava môže spočívať jednoducho v kroku zriedenia, ktoré znižuje obsah oxidu kremičitého na menej ako asi 10 % hmotnostných, výhodne menej ako 5 % hmotnostných, alebo v kroku nastavenia pH, alebo kombináciou zriedenia a nastavenia pH, čím je zastavené alebo spomalené gélovatenie. Na zastavenie vytvárania gélu môžu byť použité aj iné postupy, známe v odbore.
Mikrogél je možné skladovať alebo spotrebovať na zamýšľané použitie. Alternatívne, keď má byť mikrogél spotrebovaný bezprostredne, alebo keď je na zamýšľanú aplikáciu ďalšie gélovatenie v akceptovateľných medziach, nie jc potrebné riediť alebo nastavovať pH mikrogélu. Keď je to potrebné, zrelý mikrogél môže byť sfiltrovaný na odstránenie neakceptovateľné veľkých usadenín oxidu kremičitého, ktoré boli uvoľnené pri uskutočňovaní vynálezu.
Polysilikátové mikrogély, pripravené podľa vynálezu, môžu byť použité v konvenčných aplikáciách, spotrebovávajúcich takéto mikrogély, ako aj v nových aplikáciách, ktoré sa stali praktickými tým, že v tejto oblasti môžu byť jednoducho vyrobené mikrogély. Napríklad môžu byť mikrogély použité ako flokulačné činidlo na odstránenie pevných látok z vodných roztokov, alebo ako prostriedok na zvýšenie retencie papiara, často v spojení s inými polymérmi a/alebo chemikáliami, použitými na tieto účely.
Claims (10)
1. Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu, vyznačujúci sa tým, že obsahuje nasledujúce postupné kroky: vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu sa mieša s iniciátorom gélovatenia v miešacej nádobe, ktorá je elasticky deformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na vytvorenie vodnej zmesi, majúcej koncentráciu oxidu kremičitého od 0,5 % do 15 % hmotnostných, a zmes zreje v podlhovastej zrecej nádobe, ktorá je elasticky deformovateľná a dočasne sa deformuje počas procesu na uvoľňovanie usadenín, vytvorených na stenách nádoby, a na ich odstraňovanie z nádoby, na čiastočné zgélovatenie zmesi.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že zrecia nádoba sa dočasne deformuje zvýšením vnútorného tlaku v nádobe.
3. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že miešacia alebo zrecia nádoba sa dočasne deformuje znížením vnútorného tlaku v nádobe.
4. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že miešacia alebo zrecia nádoba sa dočasne deformuje periodickým menením výstupného prietokového odporu.
5. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že miešacia alebo zrecia nádoba sa dočasne deformuje pôsobením mechanickej sily na miešaciu alebo zreciu nádobu.
6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa t ý m , že mechanická sila sa vytvára valčekmi, lisom alebo vonkajšou tlakovou tekutinou.
7. Spôsob podľa nároku 6, vyznačujúci sa t ý m , že mechanická sila sa vytvára jednou alebo viacerými dvojicami valčekov, pohybujúcich sa v smere pozdĺžnej osi miešacej alebo zrecej nádoby.
8. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že miešacia alebo zrecia nádoba sa dočasne deformuje pôsobením vibrácií.
9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že vibrácie sa prenášajú na miešaciu alebo zreciu nádobu z okolitej kvapaliny, v ktorej je ponorený vibrátor.
10. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa t ý m , že zmes, zrejúca v zrecej nádobe, prenáša vibrácie na zreciu nádobu.
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 |
|---|---|
| SK6582001A3 SK6582001A3 (en) | 2002-01-07 |
| SK284661B6 true SK284661B6 (sk) | 2005-08-04 |
Family
ID=26795771
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK658-2001A SK284661B6 (sk) | 1998-07-20 | 1999-09-13 | Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu |
Country Status (21)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6060523A (sk) |
| EP (1) | EP1220817B1 (sk) |
| JP (1) | JP4593046B2 (sk) |
| CN (1) | CN1178858C (sk) |
| AT (1) | ATE262487T1 (sk) |
| AU (1) | AU769659B2 (sk) |
| BR (1) | BR9916752A (sk) |
| CA (1) | CA2362059C (sk) |
| CZ (1) | CZ297077B6 (sk) |
| DE (1) | DE69915891T2 (sk) |
| DK (1) | DK1220817T3 (sk) |
| EA (1) | EA002962B1 (sk) |
| ES (1) | ES2216645T3 (sk) |
| HU (1) | HUP0104389A3 (sk) |
| NO (1) | NO330618B1 (sk) |
| NZ (1) | NZ511672A (sk) |
| PL (1) | PL196870B1 (sk) |
| PT (1) | PT1220817E (sk) |
| SK (1) | SK284661B6 (sk) |
| TR (1) | TR200102987T2 (sk) |
| WO (1) | WO2001019730A1 (sk) |
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 |
| US20060112855A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-06-01 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| US20060100338A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | Akzo Nobel N.V. | Pigment composition |
| CN101068747B (zh) * | 2004-12-01 | 2010-12-22 | 西巴特殊化学水处理有限公司 | 用于制备硅胶和微凝胶的高速低压方法 |
| CA2664490A1 (en) * | 2006-09-27 | 2008-04-03 | Ciba Holding Inc. | Siliceous composition and its use in papermaking |
| JP2010519380A (ja) * | 2007-02-26 | 2010-06-03 | アクゾ ノーベル ナムローゼ フェンノートシャップ | 顔料組成物 |
| 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 |
| BRPI0914369A2 (pt) * | 2008-10-29 | 2015-10-20 | Du Pont | "processo para o tratamento de um fluxo de rejeitos" |
| US8377194B2 (en) | 2010-04-08 | 2013-02-19 | Nalco Company | Sulfur containing silica particle |
| US8333835B2 (en) | 2010-04-08 | 2012-12-18 | Nalco Company | Sulfur containing silica particle |
| US8974762B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-03-10 | Nalco Company | Silica particle manufacturing process |
| US8936772B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-01-20 | Ecolab Usa Inc. | Silica containing particle |
| US8845991B2 (en) | 2010-04-08 | 2014-09-30 | Ecolab Usa Inc. | Silica particle manufacturing process |
| US8932549B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-01-13 | Ecolab Usa Inc. | Sulfur containing silica 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 |
| US8609046B2 (en) | 2011-10-07 | 2013-12-17 | 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 |
Family Cites Families (20)
| 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) |
| EP0110714A1 (en) * | 1982-12-02 | 1984-06-13 | Unilever Plc | Apparatus for mixing or granulation of particles |
| 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 |
| US4810099A (en) * | 1987-05-06 | 1989-03-07 | Berwind Corporation | Mixer |
| 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 |
| US5279807A (en) * | 1992-05-26 | 1994-01-18 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| US5503820A (en) * | 1992-05-26 | 1996-04-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| US5648055A (en) * | 1992-05-26 | 1997-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polyaluminosilicate 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 |
| JP2798596B2 (ja) * | 1993-02-15 | 1998-09-17 | 株式会社神戸製鋼所 | 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 |
| EP1621518B1 (en) * | 1997-06-09 | 2010-08-11 | Akzo Nobel N.V. | Polysilicate microgels |
| 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 CN CNB998143006A patent/CN1178858C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1999-09-13 BR BR9916752-2A patent/BR9916752A/pt not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 DK DK99974007T patent/DK1220817T3/da active
- 1999-09-13 HU HU0104389A patent/HUP0104389A3/hu unknown
- 1999-09-13 EA EA200100569A patent/EA002962B1/ru not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 SK SK658-2001A patent/SK284661B6/sk not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 PT PT99974007T patent/PT1220817E/pt unknown
- 1999-09-13 DE DE69915891T patent/DE69915891T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 AT AT99974007T patent/ATE262487T1/de active
- 1999-09-13 CA CA002362059A patent/CA2362059C/en not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 AU AU60386/99A patent/AU769659B2/en not_active Expired
- 1999-09-13 PL PL349465A patent/PL196870B1/pl unknown
- 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 WO PCT/US1999/021060 patent/WO2001019730A1/en active IP Right Grant
- 1999-09-13 NZ NZ511672A patent/NZ511672A/xx not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 JP JP2001523321A patent/JP4593046B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1999-09-13 CZ CZ20011664A patent/CZ297077B6/cs not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 ES ES99974007T patent/ES2216645T3/es not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-05-30 NO NO20012654A patent/NO330618B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ297077B6 (cs) | 2006-09-13 |
| NO20012654D0 (no) | 2001-05-30 |
| DE69915891D1 (de) | 2004-04-29 |
| WO2001019730A1 (en) | 2001-03-22 |
| DK1220817T3 (da) | 2004-06-01 |
| EA200100569A1 (ru) | 2001-10-22 |
| HUP0104389A3 (en) | 2003-06-30 |
| NO20012654L (no) | 2001-05-30 |
| ES2216645T3 (es) | 2004-10-16 |
| PT1220817E (pt) | 2004-06-30 |
| TR200102987T2 (tr) | 2002-02-21 |
| EP1220817B1 (en) | 2004-03-24 |
| CN1330609A (zh) | 2002-01-09 |
| PL349465A1 (en) | 2002-07-29 |
| CN1178858C (zh) | 2004-12-08 |
| JP2003509318A (ja) | 2003-03-11 |
| CA2362059C (en) | 2008-07-29 |
| JP4593046B2 (ja) | 2010-12-08 |
| NO330618B1 (no) | 2011-05-30 |
| PL196870B1 (pl) | 2008-02-29 |
| HUP0104389A2 (hu) | 2002-03-28 |
| CA2362059A1 (en) | 2001-03-22 |
| AU769659B2 (en) | 2004-01-29 |
| SK6582001A3 (en) | 2002-01-07 |
| BR9916752A (pt) | 2001-08-14 |
| CZ20011664A3 (cs) | 2002-01-16 |
| NZ511672A (en) | 2002-10-25 |
| EP1220817A1 (en) | 2002-07-10 |
| US6060523A (en) | 2000-05-09 |
| EA002962B1 (ru) | 2002-12-26 |
| DE69915891T2 (de) | 2005-03-10 |
| ATE262487T1 (de) | 2004-04-15 |
| AU6038699A (en) | 2001-04-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK284661B6 (sk) | Kontinuálny spôsob prípravy polysilikátového mikrogélu | |
| EP1240104B1 (en) | Continuous production of silica-based microgels | |
| JP4535518B2 (ja) | 低濃度ポリアルミノケイ酸塩ミクロゲルを調製するための改善された方法 | |
| 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 | |
| CA2300615C (en) | Continuous production of activated silica | |
| TW528728B (en) | Improved continuous process for preparing microgels | |
| ZA200104127B (en) | Improved continuous process for preparing microgels. | |
| JP4933688B2 (ja) | 低濃度ポリアルミノケイ酸塩ミクロゲルを調製するための改善された方法 | |
| WO1998055398A1 (en) | Improved method for preparing low-concentration polyaluminosilicate microgels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MK4A | Patent expired |
Expiry date: 20190913 |