SK285343B6 - Spôsob kontinuálnej výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého - Google Patents
Spôsob kontinuálnej výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého Download PDFInfo
- Publication number
- SK285343B6 SK285343B6 SK768-2002A SK7682002A SK285343B6 SK 285343 B6 SK285343 B6 SK 285343B6 SK 7682002 A SK7682002 A SK 7682002A SK 285343 B6 SK285343 B6 SK 285343B6
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- silica
- mixture
- vessel
- carbon dioxide
- feed stream
- 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)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
- Colloid Chemistry (AREA)
Abstract
Je opísaný kontinuálny spôsob výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého, pri ktorom sa ako iniciátor želatinácie používa oxid uhličitý a ktorý prebieha pri tlaku aspoň približne 172 kilopascalov. Spôsobom podľa tohto vynálezu je možné pri rôznych výrobných rýchlostiach vyrábať mikrogél so stále rovnakými vlastnosťami.
Description
Predmetný vynález sa týka kontinuálneho spôsobu výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého, pri ktorom je možné pri meniacej sa výrobnej rýchlosti dosahovať stálu kvalitu vznikajúcich mikrogélov.
Doterajší stav techniky
Polysilikátové mikrogély (t. j. vodné roztoky vytvorené čiastočnou želatináciou rozpustného oxidu kremičitého) sú všeobecne známe. Tieto mikrogély je možné pripraviť čiastočnou želatináciou kremičitanu alkalického kovu, ktorá zahrnuje zmiešanie uvedeného kremičitanu s iniciátorom želatinácie, krátkodobé zrenie vzniknutej zmesi a zastavenie ďalšej želatinácie zmesi jej zriedením. Iniciátory želatinácie sa často označujú tiež ako „neutralizačné činidlá“ a/alebo „aktivačné činidlá“. Ako iniciátory želatinácie sa najbežnejšie používajú minerálne kyseliny a kamenec. Vzniknuté mikrogély sa komerčne využívajú ako látky napomáhajúce odvodňovaniu a zadržovaniu vody pri výrobe papiera, ako flokulačné činidlá v úpravovniach pitnej vody a pod.
V súčasnosti existuje niekoľko praktických faktorov, ktoré bránia širšiemu komerčnému použitiu polysilikátových mikrogélov, a to i napriek tomu, že tieto gély sú vynikajúcimi flokulantami a sú neškodné pre životné prostredie. Tak napríklad roztoky mikrogélu musia byť nevyhnutne zriedené, čo je nepraktické z hľadiska prepravy veľkých objemov týchto roztokov na dlhé vzdialenosti. Z tohto dôvodu sa mikrogély zvyčajne vyrábajú priamo užívateľom na danom mieste ich použitia. Mikrogély majú rovnako sklon k želatinácii a k tvorbe usadenín oxidu kremičitého v zariadení, ktoré sa používa pri ich výrobe. Tieto problémy je možné prekonať vhodnou konštrukciou zariadení a vyškolením obsluhy zariadení, ale tieto problémy súčasne predstavujú väčšie ťažkosti v prípade externých aplikácií, keď je potrebné, aby dané zariadenie bolo ľahko prevádzkovateľné a udržiavateľné.
V minulosti boli na výrobu mikrogélov na báze oxidu kremičitého vyvinuté rôzne vsádzkové a kontinuálne procesy. Ale bolo zistené, že chovanie produktov sa výrazne mení od vsádzky k vsádzke a dokonca i počas pomerne krátkeho časového intervalu pri výrobe kontinuálnym procesom.
Bolo preukázané, že chovanie mikrogélov na báze oxidu kremičitého ako flokulantov je veľmi závislé od rastu častíc uvedených mikrogélov na báze oxidu kremičitého na správnu veľkosť pred použitím týchto mikrogélov. Dvoma najdôležitejšími faktormi, ktoré ovplyvňujú veľkosť častíc vyrobeného mikrogélu, sú hodnota pH počas čiastočnej želatinácie kremičitanu a reakčný čas, ktorý zahrnuje čas zmiešavania jednotlivých surovín, ale primáme tento čas ďalej zahrnuje čas zrenia vznikajúceho mikrogélu, alebo čas, ktorý uplynie do zriedenia vzniknutého roztoku mikrogélu na báze oxidu kremičitého.
Počas čiastočnej želatinácie oxidu kremičitého je pri použití silnej kyseliny, ako je kyselina sírová, ako iniciátora želatinácie veľmi ťažké regulovať hodnotu pH zmesi, pretože v tomto prípade zvyčajne dochádza k neutralizácii približne 85 percent z celkovej alkality kremičitanu, takže vzniknutý mikrogél je možné použiť krátko po jeho príprave. Malé zmeny v množstve použitého iniciátora vedú v tomto prípade k veľkým zmenám hodnôt pH, čo sa vo výsledku prejaví zmenami veľkosti častíc vzniknutého mikrogélu a tým i v jeho chovaní.
Vo vsádzkovom reaktore je možné ľahko meniť reakčný čas. Ale v prípade kontinuálneho reaktora je reakčný čas daný prietokom jednotlivých reakčných činidiel a objemom reaktora. Pokiaľ sa zmenia prietoky jednotlivých reakčných činidiel, napríklad na dosiahnutie zmeny v rýchlosti produkcie mikrogélu na báze oxidu kremičitého, dôjde k zmenám reakčného času, veľkosti častíc vzniknutého mikrogélu a tým i k zmenám v jeho správaní.
Moffert a Rushmere opísali v patentoch Spojených štátov amerických číslo US 5,279,807, US 5,503,820, US 5,648,055 a US 5,853,616 zlepšené kontinuálne spôsoby výroby polysilikátových mikrogélov, pri ktorých je vznik usadenín oxidu kremičitého do značnej miery znížený miešaním roztoku rozpustného kremičitanu a želatínovacieho iniciátora za špecifických podmienok.
Moffet, Simons a Jones opísali v prihláške patentu Spojených štátov amerických číslo USSN 09/119468, podanej dňa 20. júla 1998, kontinuálny spôsob výroby polysilikátových mikrogélov, ktorý zahrnuje použitie elasticky deformovateľných nádob. Takéto nádoby umožňujú ľahké uvoľnenie usadenín vytvorených na stenách nádoby.
Hoci spôsoby opísané v uvedených patentoch vedú k oveľa menšej tvorbe usadenín a našli komerčne uplatnenie, stále ešte nie je vyriešená otázka zachovania rovnakej kvality vznikajúceho mikrogélu pri zmenách rýchlosti jeho výroby. Pokiaľ sa prietoky reakčných činidiel menia na účely splnenia požiadaviek na výrobnú rýchlosť mikrogélu, dochádza k zmene času zrenia a tým i veľkosti častíc vytvoreného mikrogélu, čo môže viesť k zmenám v jeho chovaní. Táto skutočnosť potom núti užívateľa, aby bol pripravený na meniace sa vlastnosti mikrogélu.
Preto by našiel široké uplatnenie taký kontinuálny spôsob výroby, pomocou ktorého by bolo možné spoľahlivo vyrábať polysilikátové mikrogély, ktorých kvalita a chovanie by boli po zmenách výrobných rýchlostí v rovnakom zariadení, uskutočňovaných na účely splnenia meniacich sa požiadaviek zákazníka, stále rovnaké.
Podstata vynálezu
Predmetom tohto vynálezu je spôsob kontinuálnej výroby polysilikátových mikrogélov, ktorý zahrnuje:
a) kontaktovanie nástrekového prúdu obsahujúceho zdroj oxidu kremičitého, ktorý je vybraný zo skupiny zahrnujúcej vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu, koloidný roztok oxidu kremičitého a ich zmesi, s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý, pričom k tomuto kontaktovaniu dochádza v kontaktnej nádobe za vzniku zmesi; a
b) zrenie uvedenej zmesi vo vyzrievacej nádobe, čím dochádza k čiastočnej želatinácii uvedenej zmesi za vzniku zrelej zmesi, pričom uvedený stupeň kontaktovania alebo stupeň zrenia, alebo oba tieto stupne sa uskutočňujú pri tlaku aspoň približne 172 kilopascalov (t. j. približne 25 psig).
Prúd obsahujúci oxid uhličitý môže obsahovať oxid uhličitý buď v čistej forme, zvyčajne vo forme plynu alebo kvapaliny, alebo vo forme materiálu, z ktorého sa za reakčných podmienok, použitých pri tomto spôsobe, uvoľní oxid uhličitý. Podľa tohto vynálezu je rovnako možné použiť zmesi oxidu uhličitého s ďalšími zložkami.
Predmetný vynález a jeho konkrétne uskutočnenie predstavujú zlepšenie kontinuálneho spôsobu výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého, ktoré spočíva v lepšej regulácii hodnoty pH počas stupňa, v ktorom dochádza ku kontaktovaniu jednotlivých nástrekových prúdov; v stálejšej veľkosti častíc vzniknutého mikrogélu a v stálejšom chovaní tohto mikrogélu; vo vylúčení použitia silných minerálnych kyselín pri tomto spôsobe, čo predstavuje výhody z hľadiska bezpečnosti a rovnako zníženie nákladov na výrobné zariadenie; v zlepšenej schopnosti odstraňovať usadeniny oxidu kremičitého a v dostatočne účinnom preplachovacom systéme v prípade prerušenia dodávky vody.
Polysilikátové mikrogély sú vodné roztoky vytvorené čiastočnou želatináciou zdroja oxidu kremičitého, ako je napríklad vo vode rozpustný kremičitan, koloidný roztok oxidu kremičitého alebo ich zmesi.
Skupina vo vode rozpustných kremičitanov zahrnuje kremičitany alkalických kovov a alkalické polysilikáty, ako je kremičitan sodný, ktorý najbežnejšie obsahuje 1 hmotnostný diel Na2O k 3 hmotnostným dielom SiO2. Mikrogély vytvorené z rozpustných kremičitanov sa zvyčajne skladajú z vody a viazaných častíc oxidu kremičitého, ktorých priemer je od 1 nanometra do 5 nanometrov a ktorých merný povrch je aspoň 500 m2/gram, obvyklejšie aspoň 1000 m2/gram. Uvedené častice sa spolu viažu počas prípravy mikrogélu (t.j. počas čiastočnej želatinácie) za vzniku agregátov tvoriacich trojrozmerné siete a reťazce. Vo výhodnom uskutočnení je zdrojom oxidu kremičitého podľa tohto vynálezu vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu.
Koloidné roztoky oxidu kremičitého sú komerčne dostupné napríklad od spoločnosti E. I. DuPont de Nemours and Company, ktorá ich dodáva pod obchodným názvom Ludox® Colloidal Silica. Koloidné roztoky oxidu kremičitého, ktoré je možné použiť podľa tohto vynálezu, sa skladajú z vody a oddelených častíc oxidu kremičitého, ktorých priemer je od 4 nanometrov do 60 nanometrov, výhodne potom menší ako 50 nanometrov. Častice obsiahnuté v uvedenom koloidnom roztoku sa spolu rovnako viažu počas čiastočnej želatinácie za vzniku agregátov tvoriacich trojrozmerné siete a reťazce. Mikrogély vytvorené z koloidných roztokov oxidu kremičitého majú zvyčajne merný povrch v rozmedzí od približne 50 m2/gram do približne 750 m2/gram.
Pri pH nižšom ako 5 sa polysilikátové mikrogély niekedy označujú tiež ako mikrogély na báze kyseliny polykremičitej. So zvyšujúcou sa hodnotou pH môžu tieto mikrogély obsahovať zmes mikrogélu na báze kyseliny polykremičitej a polysilikátového mikrogélu, pričom ich vzájomný pomer je závislý od hodnoty pH. Výrazy „polysilikátový mikrogél“ alebo „mikrogél na báze oxidu kremičitého“, ktoré sa používajú v tomto texte, zahrnujú i uvedené zmesi mikrogélu na báze kyseliny polykremičitej a polysilikátového mikrogélu.
Polysilikátové mikrogély sa veľmi často modifikujú tým, že sa do ich štruktúry vpravia hlinitanové ióny. Hliník potom môže byť prítomný v celom objeme polysilikátových agregátov alebo len na ich povrchu, a to v závislosti od toho, kedy sa zdroj hliníka privádza do procesu podľa tohto vynálezu. Hliník sa môže do reakčnej zmesi pridávať na účely zvýšenia rýchlosti tvorby mikrogélu, čím na druhej strane dochádza ku skráteniu času zrenia. Hliník pridávaný vo forme hlinitanu rovnako umožňuje, aby si mikrogél zachoval svoj náboj i za podmienok nízkeho pH. V prípade koloidných roztokov oxidu kremičitého môže byť hliník inkorporovaný v časticiach tvoriacich tento koloidný roztok. Výrazy „polysilikátový mikrogél“ alebo „mikrogél na báze oxidu kremičitého“ tak, ako sa používajú v tomto texte v sebe zahrnujú mikrogély obsahujúce hliník, ktoré sa niekedy označujú tiež ako polyaluminosilikátové mikrogély.
Kontaktovanie
Pri spôsobe podľa predmetného vynálezu sa nástrekový prúd obsahujúci zdroj oxidu kremičitého, ktorý sa označuje tiež ako „nástrekový prúd oxidu kremičitého“, kontaktuje s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý. Uvedený zdroj oxidu kremičitého je vybraný zo skupiny zahrnujúcej vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu, koloidný roztok oxidu kremičitého a ich zmesi. Výrazom „kontaktovanie“ sa v tomto texte rozumie kombinovanie uvedených dvoch nástrekových prúdov tak, že dôjde k ich zmiešaniu. Uvedené zmiešanie sa zvyčajne dosiahne turbulentným prúdením uvedených nástrekových prúdov. Nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý podľa tohto vynálezu môže zahrnovať roztok akéhokoľvek komerčne dostupného, vo vode rozpustného kremičitanu a/alebo koloidného oxidu kremičitého.
Pokiaľ uvedený nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý zahrnuje roztok vo vode rozpustného kremičitanu, je koncentrácia oxidu kremičitého v tomto prúde v rozmedzí od 0,5 hmotnostného percenta do 15 hmotnostných percent, výhodne od 1 hmotnostného percenta do 10 hmotnostných percent a výhodnejšie od 1 hmotnostného percenta do 5 hmotnostných percent. Pri koncentráciách nižších ako 0,5 hmotnostného percenta by z praktického hľadiska dochádzalo k príliš pomalej tvorbe mikrogélu. Na druhej strane pri použití vo vode rozpustného kremičitanu je rýchlosť želatinácie pri koncentráciách oxidu kremičitého vyšších ako 15 hmotnostných percent príliš vysoká na to, aby bolo možné ju účinne regulovať. Podľa predmetného vynálezu je možné použiť i komerčne dostupné roztoky kremičitanov, v ktorých jc koncentrácia oxidu kremičitého vyššia ako vyššie uvedené maximálne koncentrácie, a to za predpokladu ich zriedenia vodou na vhodnú koncentráciu.
Pokiaľ uvedený nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý zahrnuje koloidný roztok oxidu kremičitého a neobsahuje žiadny vo vode rozpustný kremičitan, je tento prúd oxidu kremičitého možné použiť bez riedenia. Koncentrácia oxidu kremičitého v uvedenom nástrekovom prúde, ktorý obsahuje oxid kremičitý, môže byť rovnaká ako koncentrácia oxidu kremičitého v uvedenom koloidnom roztoku alebo nižšia. Vo výhodnom uskutočnení je koncentrácia oxidu kremičitého v uvedenom nástrekovom prúde obsahujúcom oxid kremičitý, v prípade použitia samotného koloidného roztoku oxidu kremičitého bez vo vode rozpustného kremičitanu, v rozmedzí od 15 hmotnostných percent do 50 hmotnostných percent.
Kontaktovanie uvedených nástrekových prúdov je možné uskutočňovať v akejkoľvek vhodnej kontaktovacej nádobe, ako je tank, potrubie, rúrka, hadica, kontinuálne miešaný tank, reaktor s piestovým tokom alebo kombinácia týchto nádob. Výrazom „nádoba“ sa v tomto texte rozumie dutý predmet, ktorý sa používa v spojení s tekutinami, najmä potom v spojení s kvapalinami.
Uvedený nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý sa kontinuálnym spôsobom kontaktuje s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý, ktorý slúži ako iniciátor želatinácie, čim dochádza k iniciácii tvorby mikrogélu podľa tohto vynálezu. Hoci je výhodné nastrekovať oxid uhličitý vo forme čistého oxidu uhličitého v plynnom alebo kvapalnom skupenstve, môže uvedený nástrekový prúd obsahovať rovnako oxid uhličitý vo forme takého materiálu, z ktorého sa oxid uhličitý za použitých reakčných podmienok uvoľňuje, ako je napríklad hydrogenuhličitan sodný. Uvedený nástrekový prúd obsahujúci oxid uhličitý môže obsahovať i ďalšie zložky, či už v kvapalnom, alebo plynnom stave.
Prietoky jednotlivých opísaných nástrekových prúdov je možné regulovať volumetricky (zvyčajne v rozmedzí pH od 6 do 10), a to vďaka pufrovaciemu účinku vznikajúcich uhličitanov. Volumetrická regulácia poskytuje výhodu vylúčenia použitia pH senzorov, ktorých použitie je zvyčajne spojené s požiadavkou častého čistenia, kalibrácie a výmeny.
Do reakčnej zmesi podľa predmetného vynálezu je možné pridávať ďalšie iniciátory želatinácie, ako sú napríklad zlúčeniny hliníka, a to najmä v prípade, keď sa pripravujú roztoky polyaluminosilikátových mikrogélov, pričom tieto iniciátory môžu znižovať hodnotu pH. Do reaktora je možné nastrekovať i ďalšie iniciátory želatinácie, a to buď spoločne v nástrekovom prúde obsahujúcom oxid uhličitý, alebo v oddelenom prúde. Skupina týchto iniciátorov zahrnuje napríklad anorganické a organické kyseliny, ako je kyselina sírová alebo kyselina octová, kyslé solí, ako je bórax, hydrogensiričitan sodný, síran amónny, alkalické soli kyselín amfotémych kovov, ako je hlinitan sodný, a niektoré organické zlúčeniny, ako sú organické anhydridy, amidy a estery. Podrobnejší zoznam iniciátorov želatinácie bol opísaný v patente Spojených štátov amerických číslo US 4,954,220 (Rushmere), ktorého obsah je zahrnutý v tomto texte ako odkazový materiál.
Uvedený stupeň kontaktovania, následný stupeň zrenia alebo oba tieto stupne by mali prebiehať pri tlaku aspoň približne 172 kilopascalov (t.j. približne 25 psig) a zvyčajne pri tlaku menšom ako 13 800 kilopascalov (t.j. približne 2000 psig), pričom horná hranica tlaku je daná skôr praktickým a ekonomickým hľadiskom ako obmedzením vlastného spôsobu podľa predmetného vynálezu. Stupeň kontaktovania podľa tohto vynálezu prebieha výhodne pri tlaku v rozmedzí od približne 344 kilopascalov do približne 1380 kilopascalov (t.j. od približne 50 psig do približne 200 psig). Celkom neočakávane sa zistilo, že pri takto zvýšenom tlaku je dosahovaná kontinuálna výroba mikrogélov na báze oxidu kremičitého, ktoré sú tvorené časticami, ktorých veľkosť je stále rovnaká, a to dokonca i pri meniacich sa prietokoch. Tak napríklad výrobnú rýchlosť je možné meniť až trojnásobne, bez toho, aby bolo potrebné meniť koncentráciu oxidu kremičitého alebo prietok oxidu uhličitého.
Nástrekový prúd obsahujúci oxid uhličitý sa kontaktuje s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid kremičitý tak, že množstvo pridaného oxidu uhličitého sa pohybuje v rozmedzí od mierne menšieho ako stechiometrického množstva do stechiometrického prebytku, vztiahnuté na množstvo potrebné na neutralizáciu alkality uvedeného nástrekového prúdu obsahujúceho oxid kremičitý. Mierne menším ako stechiometrickým množstvom sa zvyčajne rozumie aspoň 80 percent stechiometrického množstva, výhodne potom aspoň 90 percent zo stechiometrického množstva, ktoré je potrebné na neutralizáciu alkality oxidu kremičitého. Množstvo pridaného oxidu uhličitého môže byť menšie ako 80 percent stechiometrického množstva potrebného na neutralizáciu alkality oxidu kremičitého v prípade, že sa oxid uhličitý používa spolu s ďalšími iniciátormi želatinácie. Vo výhodnom uskutočnení toto vynálezu sa na účely stálejšej regulácie pH pridáva aspoň stechiometrické množstvo oxidu uhličitého. Ešte výhodnejšie je množstvo oxidu uhličitého od 100 do 500 percent zo stechiometrického množstva potrebného na neutralizáciu alkality oxidu kremičitého.
Alkalitou oxidu kremičitého môže byť alkalita vodného roztoku vo vode rozpustného kremičitanu, ako je napríklad alkalita roztoku kremičitanu alkalického kovu, ako je kremičitan sodný. Tieto roztoky sú bázické, pričom iniciátory želatinácie sú zvyčajne kyslé. Vo vode rozpustné kremičitany sa líšia pomerom oxidu kremičitého k alkalickej zlož ke, pričom touto alkalickou zložkou je zvyčajne zlúčenina všeobecného vzorca M2O, v ktorom M je zvyčajne sodík, draslík alebo skupina NH4. V alternatívnom prípade sa alkalitou oxidu kremičitého môže rozumieť alkalita koloidného roztoku oxidu kremičitého. V koloidnom roztoku oxidu kremičitého sú častice oxidu kremičitého dispergované v alkalickom médiu, ktoré stabilizuje uvedené častice pred želatináciou. Toto alkalické médium môže obsahovať napríklad hydroxid sodný alebo hydroxid amónny.
Vo výhodnom uskutočnení tohto spôsobu sa oxid uhličitý používa v neprítomnosti ďalších iniciátorov želatinácie a rýchlosť nastrekovania oxidu uhličitého je taká, aby pri danom tlaku a teplote bola prekročená rozpustnosť oxidu uhličitého vo vode. So zvyšujúcou sa teplotou klesá rozpustnosť oxidu uhličitého. Teplota pri uskutočňovaní niektorého z uvedených stupňov je zvyčajne v rozmedzí od 0 °C do 50 °C.
Do roztoku kremičitanu je možné prípadne bez akýchkoľvek ťažkostí pridať ďalšiu rozpustnú zložku soľ hliníka alebo alkalický hlinitan, alebo je možné tieto látky pridávať do reakčnej zmesi vo forme samostatného prúdu. Polyaluminosilikátové mikrogély s vynikajúcimi vlastnosťami obsahujú A12O3 a SiO2 v molámom pomere od 1 : 1500 do 1 : 25, výhodne od 1 : 1250 do 1 : 50. Všeobecne potom môže byť až 25 percent povrchu silikónu nahradené hliníkom.
Hoci je pri uskutočňovaní tohto vynálezu možné použiť na kontaktovanie uvedených nástrekových prúdov akékoľvek podmienky, používajú sa výhodne turbulentné podmienky, ako sú podmienky, keď sa jednotlivé nástrekové prúdy kontaktujú pri hodnote Reynoldsovho čísla aspoň 1000, výhodne pri hodnote Reynoldsovho čísla väčšom ako 6000.
Pokiaľ nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý obsahuje roztok vo vode rozpustného kremičitanu, mala by zmes po stupni kontaktovania podľa tohto vynálezu obsahovať oxid kremičitý v koncentrácii od 0,5 hmotnostného percenta do 15 hmotnostných percent, výhodne od 1 hmotnostného percenta do 10 hmotnostných percent, výhodnejšie od 1 hmotnostného percenta do 5 hmotnostných percent. Pokiaľ nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý obsahuje koloidný roztok oxidu kremičitého bez prítomnosti vo vode rozpustného kremičitanu, mala by výsledná zmes obsahovať oxid kremičitý vo vyššej koncentrácii, t.j. koncentrácia oxidu kremičitého vo výslednej zmesi by mala byť menšia ako alebo rovnajúca sa koncentrácii oxidu kremičitého v uvedenom koloidnom roztoku, výhodne by potom koncentrácia oxidu kremičitého mala byť v rozmedzí od 15 hmotnostných percent do 50 hmotnostných percent. Hodnota pH vzniknutej zmesi by v prípade použitia samotného oxidu uhličitého bez ďalších iniciátorov želatinácie mala byť v rozmedzí od 6 do 10, výhodne od 6,5 do 7,5.
Zrcnie
Opísaná zmes zrie vo vyzrievacej nádobe tak dlhý čas, ktorý je dostatočný na dosiahnutie požadovanej úrovne čiastočnej želatinácie, pričom tento čas zvyčajne je aspoň 10 sekúnd a všeobecne neprekračuje 15 minút. Čiastočnou želatináciou vzniká zrelá zmes, ktorá je agregátom trojrozmerných sietí a reťazcov častíc oxidu kremičitého s veľkým mernom povrchu, ktoré sa bežne označujú ako polysilikátové mikrogély. Uvedený stupeň zrenia sa výhodne uskutočňuje pri tlaku vyššom ako približne 172 kilopascalov (t. j. približne 25 psig) a zvyčajne nižšom ako 13 800 kilopascalov (t. j. 2000 psig). Vo výhodnom uskutočnení zrie uvedená zmes pri tlaku v rozmedzí od 344 kilopascalov do 1380 kilopascalov (t.j. od 50 psig do 200 psig).
Rozsah požadovaného stupňa čiastočnej želatinácie sa mení podľa použitých zložiek a danej aplikácie, pre ktorú je mikrogél vyrábaný, ale zvyčajne želatinácia prebieha po dobu, ktorá zodpovedá 10 až 90 percentám z času, počas ktorého by došlo k úplnej želatinácii. Skúsený odborník tak môže ľahko stanoviť čas potrebný na vytvorenie mikrogélu a upraviť koncentráciu oxidu kremičitého tak, aby bola dosiahnutá čiastočná želatinácia podľa tohto vynálezu. V alternatívnom prípade je možné s ohľadom na konkrétnu aplikáciu vzniknutého mikrogélu optimalizovať dĺžku a/alebo priemer vyzrievacej nádoby, teplotu a prietoky. Teplota počas zrenia je zvyčajne v rozmedzí od 0 °C do 50 °C.
Pri kontinuálnom spôsobe výroby dochádza kzreniu zmesi počas doby, keď táto prechádza vyzrievacou nádobou, ktorá má zvyčajne pretiahnutý tvar, a pri výstupe uvedenej zmesi z tejto nádoby je zrenie v podstate dokončené. Vyzrievacou nádobou podľa tohto vynálezu môže byť akákoľvek vhodná nádoba, ako je potrubie, rúrka, hadica, reaktor s piestovým tokom alebo kombinácia týchto nádob. Vyzrievacia nádoba má zvyčajne konštantný priemer, pričom priemer a dĺžka nádoby sa volí tak, aby bol zaistený čas zdržania zmesi potrebný na „vyzrenie“ zmesi do požadovaného rozsahu. Typická vyzrievacia nádoba podľa tohto vynálezu má priemer v rozmedzí od 0,5 centimetra do 25 centimetrov (t. j. od 0,25 do 10 palcov) a dĺžku v rozmedzí od 60 centimetrov do 150 centimetrov (t. j. od 2 do 500 stôp), čo sú rozmery dostatočné na zaistenie času zdržania v dĺžke od 10 sekúnd do 15 minút. S použitím času zdržania dlhším ako 15 minút nie sú zvyčajne spojené žiadne výhody.
Kontaktovacou a/alebo vyzrievaciou nádobou podľa predmetného vynálezu je výhodne elasticky deformovateľná nádoba (napr. potrubie alebo rúrka), ktorá bola opísaná v prihláške patentu Spojených štátov amerických číslo USSN 09/119468, zo dňa 20. júla 1998. V tejto prihláške je opísaný kontinuálny spôsob výroby polysilikátových mikrogélov, pri ktorom sa uvedená elasticky deformovateľná nádoba čas od času prechodne deformuje s cieľom odstrániť usadeniny, čo sa vytvárajú na stenách tejto nádoby. Uvedená nádoba je skonštruovaná z materiálu, ktorý má (i) pružnosť väčšiu ako usadeniny oxidu kremičitého a (ii) také povrchové vlastnosti, že deformácia nádoby prekoná adhezívne sily medzi stenami nádoby a usadeninami, čo spôsobí, že pri deformácii nádoby dôjde k oddeleniu usadenín od stien nádoby. Na elimináciu vzniku usadenín oxidu kremičitého je zvlášť výhodné použitie oxidu uhličitého pod tlakom aspoň približne 172 kilopascalov (t. j. približne 25 psig). Oddelené usadeniny sú z nádoby vyplachované zmesou prúdu obsahujúceho oxid kremičitý a oxid uhličitý, ktorý kontinuálne prechádza uvedenou nádobou. Pretože sú uvedené usadeniny tvorené oxidom kremičitým, nie je tieto v prípade mnohých aplikácií vôbec potrebné oddeľovať a odstraňovať zo zmesi vystupujúcej z uvedenej nádoby. Výhody použitia deformovateľných nádob sú zvlášť zrejmé pri použití týchto nádob počas kontaktovania a raného štádia zrenia, keď je najväčšia tendencia k vzniku usadenín.
Hoci použitie tlaku pri spôsobu podľa predmetného vynálezu prispieva pri použití deformovateľnej nádoby kjej deformácii, je rovnako možné použiť ďalšie prostriedky na deformovanie kontaktovacej a/alebo vyzrievacej nádoby. Skupina týchto prostriedkov zahrnuje mechanické a vibračné prostriedky. Ako mechanický prostriedok sa môže používať stláčanie, naťahovanie alebo ohýbanie a spätné uvoľňovanie stien nádoby valcom, lisom alebo iným mechanickým zariadením alebo menením vonkajšieho tlaku na nádobu, ktorý je vytváraný kvapalinou obklopujúcou tento re aktor. Medzi vibračné prostriedky patria zvukové a ultrazvukové vlny.
Použitie oxidu uhličitého rovnako veľmi napomáha pri preplachovaní reakčného systému, ktorý zahrnuje kontaktovaciu nádobu a vyzrievaciu nádobu, na účely odstránenia usadenín vytvárajúcich sa na stenách danej nádoby. To znamená, že k preplachovaniu dochádza pri znížení tlaku z reakčného na tlak aspoň približne 172 kilopascalov (t.j. približne 25 psig) až na normálny tlak. Spôsob podľa predmetného vynálezu prípadne ďalej zahrnuje stupeň, ktorý zahrnuje preplachovanie kontaktovacej a/alebo vyzrievacej nádoby na účely odstránenia usadenín, ktoré sa vytvárajú na stenách danej nádoby, a to rýchlym znížením tlaku v uvedených nádobách. Uvedené zníženie tlaku spôsobuje zmenu v rozpustnosti oxidu uhličitého, čím dôjde k rýchlemu uvoľneniu veľkého množstva plynu, ktorý preplachuje uvedený reakčný systém. Tento postup je zvlášť výhodný v prípade, že sa ako kontaktovacia a/alebo vyzrievacia nádoba používa deformovateľná nádoba.
Vyzretá zmes alebo polysilikátový mikrogél, sa zvyčajne upravuje tak, aby bolo zabránené ďalšiemu vytváraniu gélu alebo aby miera ďalšieho vytvárania gélu bola aspoň minimalizovaná. Pokiaľ nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý zahrnuje roztok vo vode rozpustného kremičitanu, môže byť touto úpravou jednoduchý stupeň riedenia, kedy dôjde k zníženiu koncentrácie oxidu kremičitého na menej ako 10 hmotnostných percent, výhodne na menej ako 5 hmotnostných percent a výhodnejšie na menej ako 2 hmotnostné percentá, za vzniku zriedenej zmesi, alebo zriedeného polysilikátového mikrogélu. Pokiaľ uvedený nástrekový prúd obsahujúci oxid kremičitý zahrnuje koloidný roztok oxidu kremičitého bez prítomnosti vo vode rozpustného kremičitanu, je rovnako možné použiť uvedený zrieďovací stupeň. V alternatívnom prípade môže uvedenú úpravu predstavovať stupeň úpravy hodnoty pH alebo kombinácie riedenia a úpravy hodnoty pH, pričom daná úprava spôsobí zastavenie želatinácie alebo spomalenie želatinácie alebo oboje. Pri úprave pH sa táto hodnota na účely minimalizácie ďalšej tvorby gélu zvyčajne upravuje tak, aby bola menšia ako 3 alebo väčšia ako 9. Na zabránenie želatinácie je rovnako možné použiť i ďalšie techniky, ktoré sú odborníkovi v danej oblasti techniky známe.
Upravený mikrogél, t. j. mikrogél podrobený riedeniu alebo úprave pH, je možné následne skladovať alebo priamo použiť. V alternatívnom prípade, keď sa uvedený mikrogél používa okamžite po jeho vytvorení, alebo pokiaľ ďalšia želatinácia prebieha v rozsahu, ktorý nie je na chybu pre danú aplikáciu mikrogélu, nemusí byť nevyhnutne nutné tento mikrogél riediť alebo upravovať jeho pH. V prípade potreby je možné vyzretý mikrogél prefiltrovať na účely odstránenia neprijateľne veľkých usadenín oxidu kremičitého, ktoré vznikli počas uskutočnenia spôsobu podľa predmetného vynálezu.
Polysilikátové mikrogély pripravené spôsobom podľa predmetného vynálezu je možné použiť tak pri bežných aplikáciách, pri ktorých sa používajú takéto mikrogély, ako pri nových aplikáciách, ktoré sa vďaka tomuto vynálezu sprístupnili, pretože mikrogély podľa tohto vynálezu je možné ľahko vyrábať priamo v teréne. Tak napríklad mikrogély vyrobené spôsobom podľa predmetného vynálezu je možné používať ako flokulačné činidlo na odstránenie pevných častíc z vodných suspenzií, alebo ako prostriedok na odvodňovanie papiera, a to často v súčinnosti s ďalšími polymérmi a/alebo chemikáliami používanými na tento účel.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Vynález bude ďalej opísaný pomocou nasledujúcich príkladov, ktoré slúžia len na ilustráciu a nijako neobmedzujú jeho rozsah.
Príklad 1
Tento príklad ilustruje, ako je možné meniť prietok prúdu obsahujúceho oxid kremičitý, a tým meniť i čas zrenia, bez toho aby došlo k výraznej zmene veľkosti častíc mikrogélu pri použití oxidu uhličitého s tlakom 516 kilopascalov (75 psig) ako iniciátora želatinácie. Tento príklad ďalej ilustruje, ako je možné meniť pomer iniciátora želatinácie k oxidu kremičitému, bez toho aby došlo k výraznej zmene veľkosti častíc mikrogélu pri použití oxidu uhličitého s tlakom 516 kilopascalov (75 psig) ako iniciátora želatinácie.
Polysilikátový mikrogél bol pripravený zmiešaním roztoku kremičitanu sodného s oxidom uhličitým. Roztok kremičitanu sodného obsahoval 28,5 hmotnostného percenta oxidu kremičitého a pomer Na2O:SiO2 bol 3,22. Uvedený roztok kremičitanu bol priamo vo výrobnej linke zriedený dostatočným množstvom vody, ktoré slúžilo na zníženie koncentrácie SiO2 na 2,4 hmotnostného percenta, a takto zriedený roztok bol kontinuálne nastrekovaný do 91,4 metra (300 stôp) dlhej elasticky deformovateľnej vinylovej hadice, ktorej vnútorný priemer bol 3,8 centimetra (1,5 palca). Prietok zriedeného roztoku kremičitanu bol menený na účely dosiahnutia rôznych reakčných časov. Tu používaným výrazom „reakčný čas“ sa rozumie priemerný čas zrenia alebo „čas zrenia“ na základe prietoku zriedeného roztoku kremičitanu. Oxid uhličitý (CO2) bol nastrekovaný do uvedenej hadice rýchlosťou 340 slpm. Množstvo pridaného oxidu uhličitého sa pohybovalo v rozmedzí od mierne menšieho ako stechiometrického množstva do prebytku, vztiahnuté na množstvo oxidu uhličitého potrebného na úplnú neutralizáciu alkality uvedeného kremičitanu, a to v závislosti od prietoku roztoku kremičitanu. Tlak vnútri hadice bol udržiavaný na 516 kilopascaloch (75 psig) pomocou regulačného ventilu umiestneného na výtokovom konci uvedenej hadice. Hodnota pH a čas do počiatku viditeľnej želatinácie, t.j. „čas želatinácie“ mikrogélového produktu obsahujúceho 2,4 hmotnostného percenta oxidu kremičitého, boli merané na výtoku z uvedenej hadice.
Na meranie viskozity boli pripravené vzorky mikrogélu na báze oxidu kremičitého, pričom tieto vzorky boli pripravené tak, že sa získaný mikrogélový produkt okamžite zriedil tak, aby koncentrácia SiO2 bola znížená z pôvodných 2,4 hmotnostného percenta na 1 hmotnostne percento a znížením pH na hodnotu 2. Vlastné meranie prebiehalo v Fenského viskozimetri Cannon s veľkosťou 50. Priemerná veľkosť častíc mikrogélu (t.j. ich priemer v nanometroch) bola stanovená porovnaním výsledkov merania viskozity s výsledkami merania viskozity mikrogélov na báze oxidu kremičitého, pri ktorých bola veľkosť častíc stanovená pomocou dynamickej analýzy rozptylu svetla. Výsledky merania viskozity série mikrogélov podľa tohto príkladu boli korelované s veľkosťami častíc nameranými pomocou dynamickej analýzy rozptylu svetla.
Dynamická analýza rozptylu svetla bola uskutočňovaná na goniometri na meranie rozptylu svetla Brookhaven Inštrument, typ BI-200 SM. Meranie vzoriek mikrogélov prebiehalo pri teplote miestnosti použitím argónového lasera s vlnovou dĺžkou 488 nanometrov, ktorý pracoval pri výkone 200 miliwatov. Intenzita rozptýleného svetla bola meraná v rôznych uhloch a získané dáta boli analyzované pomocou grafu Zimm. Získané výsledky sú zhrnuté v tabuľke 1.
Tabuľka 1
| Zriedený roztok oxidu kremičitého 1/m (g'm) | Čas zrenia (minúta) | pH | Čas želatinácie (minúta) | Viskozita % Dl H2O | Priemerná veľkosť častíc mikrogélu (nanometer) |
| 46,9(12,4) | 2,2 | 7,1 | 1,5 | ||
| 39,0(10,3) | 2,7 | 6,8 | 1,7 | 124 | 65 |
| 31(8,2) | 3,4 | 6,7 | 1,9 | ||
| 23 (6,2) | 4,4 | 6,8 | 2,0 | 122 | 60 |
| 16(4,1) | 6,7 | 6,8 | 1,7 |
1/m = liter/minúta; g/m = galón/minúta
Ako je zrejmé z tabuľky 1, boli časy želatinácie a pH vzniknutých mikrogélov veľmi stále, čo je dôkazom stálej veľkosti častíc vzniknutých mikrogélov.
Porovnávací príklad
Tento príklad ilustruje, ako zmena času zrenia pri použití kyseliny sírovej ako iniciátora želatinácie vedie k výrazným zmenám vo veľkosti častíc mikrogélu a tým i k výrazným zmenám vlastností tohto mikrogélu. Tento príklad rovnako ilustruje ako malé zmeny pomeru iniciátora želatinácie k množstvu oxidu kremičitého pri použití kyseliny sírovej ako iniciátora želatinácie vedú k veľkým zmenám vo veľkosti častíc a vlastností vzniknutého mikrogélu.
Pri tomto porovnávacom príklade bol polysilikátový mikrogél pripravený zmiešaním 5 normálnej kyseliny sírovej s 983 gramami zriedeného kremičitanu sodného za vzniku roztoku mikrogélu, ktorý obsahoval 2,4 hmotnostného percenta SiO2. Boli pripravené dva oddelené rady mikrogélov, pričom v prvom prípade bolo použitých 41,5 mililitrov kyseliny sírovej a v druhom prípade bolo použitých len 41,0 mililitrov kyseliny sírovej. Vzniknutá zmes bola vždy ponechaná zrieť tak, aby boli vytvorené reakčné podmienky podobné podmienkam v príklade 1. Hodnota pH bola meraná 1 minútu po začiatku zrenia mikrogélu. Po uplynutí uvedených časov zrenia boli odobraté vzorky mikrogélu, ktoré boli zriedené tak, aby koncentrácia SiO2 bola 1 hmotnostná percento a ich pH bolo upravené na hodnotu 2. Viskozity a veľkosti častíc jednotlivých mikrogélov boli stanovené rovnako ako v príklade 1. Získané výsledky spolu s časmi želatinácie jednotlivých mikrogélov sú zhrnuté v tabuľke 2.
Tabuľka 2
| 5N H2SO4 (mililiter) | pH po 1 minúte zrenia | Čas želatinácie (minúta) | Čas zrenia (minúta) | Viskozita % DiHnO | Priemerná veľkosť častíc mikrogélu (nanometer) |
| 41,5 | 8,77 | 7,5 | 2,2 | 120 | 50 |
| 3,4 | 132 | 90 | |||
| 6,7 | 201 | >160 | |||
| 41,0 | 8,89 | 11,25 | 2,2 | 117 | 40 |
| 3,4 | 124 | 65 | |||
| 6,7 | 152 | 130 |
Ako je zrejmé z tabuľky 2, pri použití kyseliny sírovej ako iniciátora želatinácie na výrobu mikrogélov na báze oxidu kremičitého vznikajú pri rôznych časoch zrenia mikrogélové produkty, ktoré majú výrazne odlišné viskozity a veľkosti častíc. Ďalej je z uvedených výsledkov zrejmé, že malý rozdiel v množstve použitej kyseliny sírovej sa prejavil veľkým rozdielom v čase želatinácie a rozdiely vo viskozitách a veľkostiach častíc jednotlivých gélov. Pri porovnaní s výsledkami uvedenými v tabuľke 1 je zrejmé, že pri použití oxidu uhličitého ako iniciátora želatinácie bol získaný produkt s oveľa stálejšími vlastnosťami.
Hoci sa v príklade 1 pomer množstva oxidu uhličitého k množstvu kremičitanu menil až trojnásobne, boli pozorované len malé zmeny vo viskozitách a priemerných veľkostiach častíc jednotlivých mikrogélov. Na druhej strane v prípade porovnávacieho príkladu, keď sa pomer množstva iniciátora (kyseliny sírovej) k množstvu kremičitanu zmenil len o 1,2 percenta, boli pozorované veľké zmeny vo viskozite a priemerné veľkosti častíc jednotlivých mikrogélov.
Príklad 2
Tento príklad ilustruje, ako je možné získať produkt s ešte stálejšími vlastnosťami pokiaľ kontaktovacie a vyzrievacie stupne podľa tohto vynálezu prebiehajú pri tlaku vyššom ako 172 kilopascalov (t. j. vyšším ako približne 25 psig)·
Postup opísaný v príklade 1 bol zopakovaný s tým, že prebiehal pri rôznych tlakoch. Roztok kremičitanu sodného obsahujúci 28,5 hmotnostného percenta oxidu kremičitého, a v ktorom pomer Na2O : SiO2 bol 3,22, bol priamo vo výrobnej linke zriedený dostatočným množstvom vody, ktoré slúžilo na zníženie koncentrácie SiO2 na 2,1 hmotnostného percenta. Oxid uhličitý bol do reaktora pridávaný rýchlosťou 270 slpm. Prietok nariedeného roztoku oxidu kremičitého bol 28 litrov/minútu (t. j. 7,5 gramov/minútu). Oxid uhličitý bo) spolu s roztokom kremičitanu kontinuálne nastriekavaný do 91,4 metra (300 stôp) dlhej vinylovej hadice, ktorej vnútorný priemer bol 3,8 centimetra (1,5 palca). Tlak vnútri hadice bol udržiavaný na danej hodnote pomocou regulačného ventilu umiestneného na výtokovom konci uvedenej hadice. Hodnota pH a čas do počiatku viditeľnej želatinácie, t.j. „čas želatinácie“ mikrogélového produktu obsahujúceho 2,1 hmotnostného percenta oxidu kremičitého, boli merané na výtoku z uvedenej hadice.
V tabuľke 3 je uvedený prehľad použitých reakčných podmienok.
Tabuľka 3
| Tlak kPa (psig) | PH | Čas želatinácie (minúta) |
| 619(90) | 6,9 | 1,2 |
| 516(75) | 6,9 | 1,3 |
| 344 (50) | 6,9 | 1,3 |
| 172 (25) | 7,2 | 2,2 |
| 103(15) | 7,8 | 2,8 |
Ako je zrejmé z tabuľky 3, boli časy želatinácie a pH vzniknutých mikrogélov pri tlakoch približne 172 kilopascalov (t. j. približne 25 psig) a vyšších stále, čo je dôkazom stálej veľkosti častíc vzniknutých mikrogélov.
Claims (20)
1. Spôsob kontinuálnej výroby polysilikátových mikrogélov, vyznačujúci sa tým, že zahrnuje:
a) kontaktovanie nástrekového prúdu obsahujúceho zdroj oxidu kremičitého, ktorý je vybraný zo skupiny zahrnujúcej vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu a koloidný roztok oxidu kremičitého, s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý, pričom k tomuto kontaktovaniu dochádza v kontaktnej nádobe za vzniku zmesi; a
b) zrenie uvedenej zmesi vo vyzrievacej nádobe, čím dochádza k čiastočnej želatinácii uvedenej zmesi za vzniku zrelej zmesi, pričom uvedený stupeň kontaktovania alebo stupeň zrenia, alebo oba tieto stupne sa uskutočňujú pri tlaku aspoň 172 kilopascalov.
2. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že uvedeným zdrojom oxidu kremičitého je vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu, pričom tento spôsob ďalej zahrnuje stupeň riedenia uvedenej zrelej zmesi tak, aby koncentrácia oxidu kremičitého bola menej ako 10 hmotnostných percent, za vzniku zriedenej zmesi.
3. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m, že ďalej zahrnuje úpravu pH uvedenej zrelej zmesi na hodnotu menšiu ako 3 alebo väčšiu ako 9.
4. Spôsob podľa nároku 2, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje úpravu pH uvedenej zriedenej zmesi na hodnotu menšiu ako 3 alebo väčšiu ako 9.
5. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že uvedeným zdrojom oxidu kremičitého je roztok vo vode rozpustného kremičitanu, pričom koncentrácia oxidu kremičitého v uvedenom nástrekovom prúde obsahujúcom zdroj oxidu kremičitého je v rozmedzí od 0,5 hmotnostného percenta do 15 hmotnostných percent.
6. Spôsob podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že koncentrácia oxidu kremičitého v uvedenom nástrekovom prúde obsahujúcom zdroj oxidu kremičitého je v rozmedzí od 1 hmotnostného percenta do 10 hmotnostných percent.
7. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že oxid uhličitý je prítomný v množstve, ktoré je aspoň 80 percent stechiometrického množstva potrebného na neutralizáciu alkality prítomného oxidu kremičitého.
8. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že oxid uhličitý je prítomný v aspoň stechiometrickom množstve, ktoré je potrebné na neutralizáciu alkality prítomného oxidu kremičitého.
9. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že uvedený stupeň kontaktovania, stupeň zrenia alebo oba tieto stupne sa uskutočňujú pri tlaku v rozmedzí od 344 kilopascalov do 1380 kilopascalov.
10. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že uvedená kontaktovacia nádoba, vyzricvacia nádoba alebo obe tieto nádoby sú elasticky deformovateľné.
11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje občasné deformovanie uvedenej elasticky deformovateľnej nádoby na účely odstránenia usadenín tvoriacich sa na stenách nádoby.
12. Spôsob podľa nároku 1,vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje odstraňovanie usadenín tvoriacich sa na stenách uvedenej kontaktovacej nádoby, vyzrievacej nádoby alebo na stenách oboch týchto nádob rýchlym znížením tlaku v danej nádobe z tlaku vyššieho ako 172 kilopascalov na tlak okolia.
13. Spôsob kontinuálnej výroby polysilikátových mikrogélov podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že zahrnuje:
a) kontaktovanie nástrekového prúdu obsahujúceho zdroj oxidu kremičitého, ktorým je vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu, s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý, pričom k tomuto kontaktovaniu dochádza v kontaktnej nádobe za vzniku zmesi; a
b) zrenie uvedenej zmesi vo vyzrievacej nádobe, čím dochádza k čiastočnej želatinácii uvedenej zmesi za vzniku zrelej zmesi, pričom koncentrácia oxidu kremičitého v nástrekovom prúde obsahujúcom zdroj oxidu kremičitého je v rozmedzí od 0,5 hmotnostného percenta do 15 hmotnostných percent, οχιά uhličitý je prítomný v množstve, ktoré je aspoň 80 percent stechiometrického množstva potrebného na neutralizá7 ciu alkality prítomného oxidu kremičitého, a celý spôsob sa uskutočňuje pri tlaku v rozmedzí od 344 kilopascalov do 1380 kilopascalov.
14. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje riedenie zrelej zmesi na koncentráciu oxidu kremičitého menšiu ako 5,0 hmotnostných percent za vzniku zriedenej zmesi.
15. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje úpravu pH uvedenej zmesi na hodnotu menšiu ako 3 alebo väčšiu ako 9.
16. Spôsob podľa nároku 14, vyznačujúci sa t ý m , že ďalej zahrnuje úpravu pH uvedenej zriedenej zmesi na hodnotu menšiu ako 3 alebo väčšiu ako 9.
17. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že oxid uhličitý je prítomný v aspoň stechiometrickom množstve, ktoré je potrebné na neutralizáciu alkality prítomného oxidu kremičitého.
18. Spôsob podľa nároku 13, vyznačujúci sa t ý m , že nástrekový prúd obsahujúci zdroj oxidu kremičitého a nástrekový prúd obsahujúci oxid uhličitý sa simultánne privádzajú do zmiešavacej zóny, v ktorej sa spolu miešajú pod uhlom nie menšom ako 30°.
19. Spôsob podľa nároku 18, vyznačujúci sa t ý m , že uvedená kontaktovacia nádoba, vyzrievacia nádoba alebo obe tieto nádoby sú elasticky deformovateľné, pričom tento spôsob ďalej zahrnuje občasné deformovanie uvedenej elasticky deformovateľnej nádoby na účely odstránenia usadenín tvoriacich sa na stenách nádoby a vyplachovanie týchto usadenín z uvedených nádob.
20. Spôsob kontinuálnej výroby polysilikátových mikrogélov podľa nároku 1, vyznačujúci sa t ý m , že zahrnuje:
a) kontaktovanie nástrekového prúdu obsahujúceho zdroj oxidu kremičitého, ktorým je vodný roztok vo vode rozpustného kremičitanu, s nástrekovým prúdom obsahujúcim oxid uhličitý, pričom k tomuto kontaktovaniu dochádza v kontaktnej nádobe za vzniku zmesi, ktorej pH je v rozmedzí od 6,5 do 7,5; a
b) zrenie uvedenej zmesi vo vyzrievacej nádobe, čím dochádza k čiastočnej želatinácii uvedenej zmesi za vzniku zrelej zmesi;
c) riedenie uvedenej zrelej zmesi na koncentráciu oxidu kremičitého menšiu ako 5 percent, pričom oxid uhličitý je prítomný v aspoň stechiometrickom množstve, ktoré je potrebné na neutralizáciu alkality prítomného oxidu kremičitého, a celý spôsob sa uskutočňuje pri tlaku v rozmedzí od 344 kilopascalov do 1380 kilopascalov.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/456,367 US6274112B1 (en) | 1999-12-08 | 1999-12-08 | Continuous production of silica-based microgels |
| PCT/US2000/032999 WO2001042137A1 (en) | 1999-12-08 | 2000-12-06 | Continuous production of silica-based microgels |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK7682002A3 SK7682002A3 (en) | 2003-02-04 |
| SK285343B6 true SK285343B6 (sk) | 2006-11-03 |
Family
ID=23812480
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK768-2002A SK285343B6 (sk) | 1999-12-08 | 2000-12-06 | Spôsob kontinuálnej výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého |
Country Status (25)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6274112B1 (sk) |
| EP (1) | EP1240104B1 (sk) |
| JP (1) | JP4808350B2 (sk) |
| KR (1) | KR100729333B1 (sk) |
| CN (1) | CN1213944C (sk) |
| AR (1) | AR026922A1 (sk) |
| AT (1) | ATE267144T1 (sk) |
| AU (1) | AU780244B2 (sk) |
| BR (1) | BR0016104B1 (sk) |
| CA (1) | CA2389572C (sk) |
| CZ (1) | CZ300738B6 (sk) |
| DE (1) | DE60010928T2 (sk) |
| DK (1) | DK1240104T3 (sk) |
| ES (1) | ES2220573T3 (sk) |
| HU (1) | HUP0203797A3 (sk) |
| MX (1) | MXPA02005606A (sk) |
| MY (1) | MY122534A (sk) |
| NO (1) | NO20022681L (sk) |
| PL (1) | PL201651B1 (sk) |
| PT (1) | PT1240104E (sk) |
| RU (1) | RU2244681C2 (sk) |
| SK (1) | SK285343B6 (sk) |
| TW (1) | TW580482B (sk) |
| WO (1) | WO2001042137A1 (sk) |
| ZA (1) | ZA200203694B (sk) |
Families Citing this family (49)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100357638B1 (ko) * | 1999-08-31 | 2002-10-25 | 삼성전자 주식회사 | 실리카 솔의 초음파 분산 장치 |
| BRPI0408951A (pt) * | 2003-04-02 | 2006-04-04 | Ciba Spec Chem Water Treat Ltd | composições aquosas e seu uso na fabricação de papel e papelão |
| US20050234136A1 (en) * | 2004-04-19 | 2005-10-20 | Holland Brian T | Colloidal compositions and methods of preparing same |
| 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 |
| US20060099408A1 (en) * | 2004-11-08 | 2006-05-11 | 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 |
| WO2008061305A1 (en) * | 2006-11-22 | 2008-05-29 | Orica Explosives Technology Pty Ltd | Integrated chemical process |
| 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 |
| KR101058270B1 (ko) | 2008-07-07 | 2011-08-22 | 양형칠 | 실리카졸 제조방법 및 이를 이용한 폐열회수시스템 |
| US8409647B2 (en) * | 2008-08-12 | 2013-04-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Silica microgels for reducing chill haze |
| AU2009314391B2 (en) * | 2008-10-29 | 2012-08-30 | The Chemours Company Fc, Llc. | Treatment of tailings streams |
| CN102405275B (zh) | 2009-04-20 | 2015-01-14 | 埃克森美孚上游研究公司 | 从烃气流中去除酸性气体的低温系统和去除酸性气体的方法 |
| AU2010307274B2 (en) | 2009-09-09 | 2016-02-18 | Exxonmobil Upstream Research Company | Cryogenic system for removing acid gasses from a hydrocarbon gas stream |
| US8609068B2 (en) | 2010-02-24 | 2013-12-17 | J.M. Huber Corporation | Continuous silica production process and silica product prepared from same |
| 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 |
| US8932549B2 (en) | 2010-04-08 | 2015-01-13 | Ecolab Usa Inc. | 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 |
| JP5701092B2 (ja) * | 2010-06-30 | 2015-04-15 | 株式会社トクヤマ | 表面処理無機酸化物粒子の製造方法 |
| US9028605B2 (en) | 2011-02-25 | 2015-05-12 | J.M. Huber Corporation | Coating compositions comprising spheroid silica or silicate |
| WO2013052876A1 (en) | 2011-10-07 | 2013-04-11 | Nalco Company | Gas stream treatment process |
| WO2013142100A1 (en) | 2012-03-21 | 2013-09-26 | Exxonmobil Upstream Research Company | Separating carbon dioxide and ethane from a mixed stream |
| CN102633268A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-15 | 浙江宇达化工有限公司 | 一种硅溶胶的制备方法 |
| CN102633267A (zh) * | 2012-04-19 | 2012-08-15 | 浙江宇达化工有限公司 | 一种纳米二氧化硅的制备方法 |
| WO2014082206A1 (zh) * | 2012-11-27 | 2014-06-05 | 神华集团有限责任公司 | 一种固态胺气体吸附材料的制备方法 |
| 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 |
| CN103585862B (zh) * | 2013-11-21 | 2015-12-02 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 除湿转轮及其制备方法 |
| CA2924695C (en) | 2013-12-06 | 2018-10-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and system for separating a feed stream with a feed stream distribution mechanism |
| MY183946A (en) | 2013-12-06 | 2021-03-17 | Exxonmobil Upstream Res Co | Method and system of dehydrating a feed stream processed in a distillation tower |
| US9874395B2 (en) | 2013-12-06 | 2018-01-23 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and system for preventing accumulation of solids in a distillation tower |
| US9562719B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-02-07 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method of removing solids by modifying a liquid level in a distillation tower |
| US9752827B2 (en) | 2013-12-06 | 2017-09-05 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and system of maintaining a liquid level in a distillation tower |
| CA2931409C (en) | 2013-12-06 | 2017-08-01 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and device for separating hydrocarbons and contaminants with a spray assembly |
| WO2015084499A2 (en) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and system of modifying a liquid level during start-up operations |
| MX363766B (es) | 2013-12-06 | 2019-04-02 | Exxonmobil Upstream Res Co | Metodo y dispositivo para separar hidrocarburos y contaminantes con un mecanismo de calentamiento para desestabilizar y/o prevenir la adhesion de solidos. |
| WO2015084496A2 (en) | 2013-12-06 | 2015-06-11 | Exxonmobil Upstream Research Company | Method and device for separating a feed stream using radiation detectors |
| CN107208964B (zh) | 2015-02-27 | 2020-06-19 | 埃克森美孚上游研究公司 | 减少进入低温蒸馏过程的进料物流的冷冻和脱水负荷 |
| WO2017048346A1 (en) | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Exxonmobil Upstream Research Company | Heating component to reduce solidification in a cryogenic distillation system |
| AU2016327820B2 (en) | 2015-09-24 | 2019-08-01 | Exxonmobil Upstream Research Company | Treatment plant for hydrocarbon gas having variable contaminant levels |
| US10323495B2 (en) | 2016-03-30 | 2019-06-18 | Exxonmobil Upstream Research Company | Self-sourced reservoir fluid for enhanced oil recovery |
| CN106315593A (zh) * | 2016-07-25 | 2017-01-11 | 汪承源 | 一种超微孔纳米SiO2的制法 |
| US11378332B2 (en) | 2018-06-29 | 2022-07-05 | Exxonmobil Upstream Research Company | Mixing and heat integration of melt tray liquids in a cryogenic distillation tower |
| WO2020005552A1 (en) | 2018-06-29 | 2020-01-02 | Exxonmobil Upstream Research Company | Hybrid tray for introducing a low co2 feed stream into a distillation tower |
| CN112499633A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-03-16 | 上海都进新材料科技有限公司 | 一种适用于集成电路化学机械抛光的胶体二氧化硅磨料硬度控制方法 |
Family Cites Families (28)
| 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 |
| NL264865A (sk) * | 1961-05-16 | 1900-01-01 | ||
| FR1298963A (fr) * | 1961-05-16 | 1962-07-20 | Chemische Fabrik Hoesch Kg | Procédé de préparation de silice très active |
| US3453077A (en) * | 1965-05-04 | 1969-07-01 | Grace W R & Co | Process for preparing microspheroidal silica |
| US3668088A (en) * | 1969-12-02 | 1972-06-06 | Du Pont | Method of producing colloidal silica by electrodialysis of a silicate |
| 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) |
| FR2567504B1 (fr) | 1984-07-11 | 1989-12-29 | Rhone Poulenc Chim Base | Colloides de silice et silices spheriques et procedes pour leur obtiention |
| DE3440018C1 (de) * | 1984-11-02 | 1986-03-20 | Kali-Chemie Ag, 3000 Hannover | Verfahren zur Entwaesserung von wasserhaltigen,anorganischen Oxidgelen |
| 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 |
| US5370852A (en) * | 1989-09-25 | 1994-12-06 | Japan Insulation Co., Ltd. | Primary particles of amorphous silica composite material, secondary particles of amorphous silica composite material, shaped bodies thereof and processes for their preparation |
| 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 |
| US5648055A (en) | 1992-05-26 | 1997-07-15 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polyaluminosilicate microgels |
| US5503820A (en) | 1992-05-26 | 1996-04-02 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for preparing low-concentration polysilicate microgels |
| JP3440486B2 (ja) * | 1992-06-19 | 2003-08-25 | 旭硝子株式会社 | 球状シリカの製造方法 |
| JPH0699139A (ja) * | 1992-09-21 | 1994-04-12 | Kansai Paint Co Ltd | プレコート塗装板 |
| 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 |
| JPH08104512A (ja) * | 1994-09-30 | 1996-04-23 | Asahi Glass Co Ltd | 酸化亜鉛含有球状シリカからなる紫外線遮蔽材および化粧料 |
| JP3453872B2 (ja) * | 1994-09-30 | 2003-10-06 | 旭硝子株式会社 | 酸化亜鉛含有球状シリカの製造方法 |
| DE69502788T2 (de) * | 1994-09-30 | 1999-02-25 | Asahi Glass Co Ltd | Zinkoxid enthaltende Kieselsäure und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| DE4439217A1 (de) * | 1994-11-03 | 1996-05-09 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von Aerogelen |
| DE19541992A1 (de) * | 1995-11-10 | 1997-05-15 | Hoechst Ag | Verfahren zur Herstellung von organisch modifizierten Aerogelen unter Verwendung von Alkoholen, bei dem gebildeten Salze ausgefällt werden |
| KR100573343B1 (ko) | 1997-06-13 | 2006-04-24 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 저-농도 폴리알루미노실리케이트 마이크로겔의 개선된제조 방법 |
| US6060523A (en) * | 1998-07-20 | 2000-05-09 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Continuous process for preparing microgels |
-
1999
- 1999-12-08 US US09/456,367 patent/US6274112B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-11-22 TW TW089124773A patent/TW580482B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-12-06 SK SK768-2002A patent/SK285343B6/sk not_active IP Right Cessation
- 2000-12-06 BR BRPI0016104-7A patent/BR0016104B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-12-06 KR KR1020027007242A patent/KR100729333B1/ko active IP Right Grant
- 2000-12-06 CN CNB008188491A patent/CN1213944C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-06 RU RU2002118123/15A patent/RU2244681C2/ru active
- 2000-12-06 WO PCT/US2000/032999 patent/WO2001042137A1/en active IP Right Grant
- 2000-12-06 PT PT00980977T patent/PT1240104E/pt unknown
- 2000-12-06 JP JP2001543444A patent/JP4808350B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-06 PL PL355376A patent/PL201651B1/pl unknown
- 2000-12-06 AT AT00980977T patent/ATE267144T1/de active
- 2000-12-06 DE DE60010928T patent/DE60010928T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-06 DK DK00980977T patent/DK1240104T3/da active
- 2000-12-06 EP EP00980977A patent/EP1240104B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-06 HU HU0203797A patent/HUP0203797A3/hu unknown
- 2000-12-06 AU AU18165/01A patent/AU780244B2/en not_active Expired
- 2000-12-06 MX MXPA02005606A patent/MXPA02005606A/es active IP Right Grant
- 2000-12-06 CZ CZ20022004A patent/CZ300738B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2000-12-06 CA CA002389572A patent/CA2389572C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-06 ES ES00980977T patent/ES2220573T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-07 AR ARP000106527A patent/AR026922A1/es active IP Right Grant
- 2000-12-07 MY MYPI20005741A patent/MY122534A/en unknown
-
2002
- 2002-05-09 ZA ZA200203694A patent/ZA200203694B/en unknown
- 2002-06-06 NO NO20022681A patent/NO20022681L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| SK285343B6 (sk) | Spôsob kontinuálnej výroby mikrogélov na báze oxidu kremičitého | |
| JP4593046B2 (ja) | ミクロゲルを調製するための改善された連続方法 | |
| US7504084B2 (en) | High velocity, low pressure process for making silica gels and microgels | |
| KR100582139B1 (ko) | 마이크로겔의 개선된 연속 제조 방법 | |
| ZA200104127B (en) | Improved continuous process for preparing microgels. | |
| TW528728B (en) | Improved continuous process for preparing microgels | |
| MXPA01005090A (en) | Improved continuous process for preparing microgels |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees |
Effective date: 20131206 |