Způsob přípravy vodných, nesedimentujících disperzí

Číslo patentu: 253579

Dátum: 12.11.1987

Autori: Horváth Piroska, Homonnai József, Sümegi Mihály

Stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

vynález se týká způsobu přípravy vodných, nesedimentujících disperzí dispergací pevných čáatic ve vodě.Pokud se týče dosavadního stavu techniky je známe, že pevné častice solů, které rozsahem velikostí svých částic náleží ke koloidním systémům, mimořádně pomalu sedimentují, přičemž se ustavuje sedimentační rovnováha. Částice suspenzí, které mají větší velikost, sedimentují poměrně rychle pokud je jejich hustota Větší než hustota prostředí (viz Erdey-Gruz, T.-Schay,Cs Theoretische physikalische Chemie, Tankőnyvkaiadö, Budapešť, 1964, str. 226 až 233).Pokud jsou V systému jak koloidní tak větší častice, sedimentují větší částice poměrně rychleji než menší částice, přičemž větší částice mohou menší častice strhávat a tak mohou menší částice v polydisperzních systémech sedimentovat mnohem rychleji než je charakteristické pro jejich rozsah velikostí v důsledku takzvané ortokinetické koaqulace (viz Dr. Buzágh A. Praktikum der Kolloidík, Tunköyvkiadö, Budapešt, 1962, str. 143 až 149).V četných průmyslových procesech je cílem vyrábět dobře sedimentující systémy, především při oddělování pevných látek od kapalin, jako například pro odvodñování různých kalů nebo při odvodňování vrstvy papírenské hmoty. Při jiných průmyslových procesech je naopak cílem postupu podpořit stabilitu suspenzí a zabránit sedimentaci, například při výrobě suspenzí pro těžbu ropy, při výrobě různých emulzí nebo v případech, kdy se disperze mají přepravovat nebo skladovat.Jako charakteristické příklady je možno uvést výroby suspenzních plniv pro papírenský průmysl , stabilizaci emulzí pro nejrůznější účely, například stabilizace parafinových a bitumenových emulzí. ale také nejrůznějších emulzních prostředků pro ochranu rostlin a nejrůznějších disperzí umělých hnoj 1 v.Pokud se týče stabilizace suspenzí je z ekonomického hlediska v současné době nejdůležitější a proto také nejdynamičtěji-se rozvíjející obor výroba suspendovaných umělých hnojiv. Proto bude metodika práce, praktická opatření a další podrobnosti postupu přípravy a stabilizace disperzí popisovány na příkladu suspendovaných umělých hnojiv.skladování a transport nejrůznějších umělých hnojiv v práškové formě je spojeno s četnými ztrátami, přičemž při jejich aplikaci dochází ke značné nerovnoměrnosti při jejich rozptylování, což je velmi nevýhodné. Rozptylování umělých hnojiv obsahujících různé účinné látky je možno provést jen několika pracovními postupy. Těmto problémúm je možno se vyhnout výrobou suspenzí umělých hnojiv obsahujících různé účinné látky za předpokladu, že počínaje výrobou přes skladování, dopravu a konče použitím nedochází k žádné sedimentaci, která jednotlivé pracovní pochody narušuje.Označení suspendovaná umělá hnojiva neodpovídá skutečnosti. Pevné složky umělých hnojiv použité při výrobě těchto produktů spadají do širšího disperzního rozsahu. Velikost a kvalita částic vyskytujíoích se v nasyceném roztoku komponent představují komplikovanou situaci vzhledem k různým vzájemně probíhajícím působením v roztocích, vzhledem k prooesům vytváření podvojných solí a vzhledem k oddělování částic a k dalším jiným pochodům.Charakterizace těchto částic V uvedených systémechpopřípadě vztah velikosti částic v závislosti na jejich látkovém složení nebyla ještě podrobena detailnímu vědeckému studiu,proto se tyto systémy, aniž by byla analyzována velikost částic, označují souhrnně jako disperze. Tato definice připouští oddělený nebo společný výskyt jak koloidních tak také větších částic.Pro ochranu suspenzí před sedimentací se podle známého stavu techniky používá elektrolytů. Elektrolyty vyvolávají mezi částicemi elektrostatické odpudivě síly a zabraňují tak jejich agregaci. Tento způsob ovšem V případě disperzí umělých hnojiv nepžichází v úvahu nebož toto prostředí sestává 2 roztoků silných elektrolytů.Ke stabilizaci disperzí jsou použitelná také takzvané makromolekulární koloidy, které zvyšují viskozitu prostředí a tím ztěžüjí sedimentaci částic. Tyto látky vytváří na částicích povlak, což rovněž zabraňuje agregaci částic. K tomuto účelu je možno použít želatiny,karboxymethylcelulôzy, polyvinylalkoholu, kaseinu, ligninsulfonové kyseliny popřípadě jejích derivátů, sorbitu, glukózy a podobných látek.Ke stabilizaci suspendovaných umělých hnojiv se používá syntetických silikátů, různých derivátů kyseliny křemičité, koloidních křemičitanových solů a hlinitokřemičitanů hořečnatých. Dále se používá přírodních silikátů, jako jsou například bentonit, illit a attapulgit,patřící k hlinitým minerálům, popřípadě se vedle těchto hlinitých minerálů používá také dispergačních prostředků na fosfátově bázi.Vedle použití dispergačních a stabilizačních prostředků se také zdúrazňuje význam mechanického rozmělňování. Jako příklad publikací zabývąjĺcích se touto problematikou je možno uvěst Buzágn s Praktikum der Kolloidik (Tankönyvkiadö, Budapešt, 1962, str. 119 až 125, str. 143 až 149 a str. 176 až 199), dále patent NSR č. 1 667 798 a patent spojených států amerických č. 3 S 79 321.Uvedenými postupy je možno dosáhnout poměrně dobré stability, v takto stabilizovanýoh systěmech se však v praxi musejí již sedimentované složky ve většině případech čas od času znovu homogenizovat, což se provádí ve většině případů mícháním.Dalším problémem je poměrně vysoká cena průmyslových produktů vzhledem k materiálovým a energetickým nárokům na jejich výrobu. Překážkou stabilizaceuxprírodních produktů, popřípadě u různých průmyslových vedlejších produktů, je velké kolísání jejich kvality. Význam nalezené stabilizační metody se také může popřípadě zmenšit tím, že nalezený stabilizační prostředek obsahuje látku cizorodou vzhledem k chemickému složení půdy.Úkolem vynáležu je navrhnout způsob účinné stabilizace suspenzí, které mají konstantní kvalitu, přičemž se použije poměrně levných prostředků, použitelných bez zvláštních chemických modifikací, které se v podstatě neodlišují od přirozených složek půdy.Postup přípravy vodných nesedimentujících disperzí dipergací pevných částic ve vodě spočíva podle uvedeného vynálezu v tom, že se před přípravou disperze ve vodě nebo ve vodném prostředí nebo v disperzi, již obsahující pevné častice, rozptýlí 1 až 50 hmotnosti,s výhodou 2 až 10 hmotnosti ěkrobu, vztaženo na hmotnost~vody, a močovina v hmotnostním množství alespoň stejněm jako škrob, nejvíce však padesátinásobném, s výhodou v množství dvojnásohném až desetinásobném vzhledem ke hmotnosti škrobu.Výhodně se použije škrob ve formě přírodních látek obsahujícich tento škrob. Jak škrob tak močovina se výhodně použijí ve formě suché směsi.Postupom podle uvedeného vynálezu se získa nesedimentující dobře tekoucí a snadno roztřepatelný systém ze směsi látek různěho látkového složení, které jsou ve vodě různě rozpustné a sestavají z anorganických a/nebo organických sloučenin. Takto se podařilo postupem podle uvedeného vynálezu vyřešit současně několik úkolů- podařilo se stabilizovat suspenze takovýmí látkami, které nejsou cizorodě půdě a živým orqanismům,- postup se neomezuje na úzkou skupinu různých látek, nýbrž je možno pomocí tohoto postupu zajistit potřebnou stabilitu také při použití disperzních částic nejrůznějšího chemického složení,- v případě suspenzí umělých hnojiv je možno považovat stahilizační složku močovinu za přírodní složku umělého hnojíva,- je možno rozšířit rozsah použití škrobu, který je důležitým produktem zemědělsképrodukce,- při postupu je možno použít meliva rostlin obsahujících škrob, například obilí.A 2 š 579 4 Podle uvedeného vynálezu bylo zcela překvapivě zjištěno, že samy o sobě rychle sedimen tující škrob a močovina ve vodě spolu nejen nesedimentují, nýbrž také brání sedimentaci pevných částic disperzí.Tento poznatok je překvapujíoí také z toho důvodu, že podle literatury je známo (viz Handbuch der Papierindustrie, red. György Vámos, Müszakl Könyvkiadô, Budapešť, 1980, str. 120 až 122 a X 43), že se škrob oxidačním, enzymatickým, zásaditým nebo kyselým odbouráváním převádí zpravldla na nesedlmentující systémy, a že tímto způsobem získané produkty jsou známy nikoliv jako stsbilizsční prostředky, nýbrž jako koagulátory, čiřicí prostředky a sedimentačni prostředky.Při provádění postupu podle vynálezu se před výrobou disperze ve vodě nebo va vodném prostředí nebo dodisperze obsahující pevné částice rozptyluje škrob a močovina bud jednotlive neho ve formě předem pripravené suché směsi.Množství škrobu používané ke stabilizaci se pohybuje v rozmezí od 1 do 50 , s výhodou v rozmezí od 2 do 10 , vztaženo na hmotnost vody. Množství močoviny je alespoň stejné jako množství škrobu, nejvýše je toto množství padesâtkrát větší než množství škrobu, přičemž ve výhodném provedení se používá dvojnásobného až desetinásobného množství močoviny vzhledem k množství škrobu.Postup podle uvedeného vynálezu bude V dalším ilustrován pomocí příklsdů, ve kterých budou rovněž uvedeny dosažené výsledky.Podle tohoto postupu bylo za kontinuálního míchání dispergováno v 500 lilitrech vody 40 gramů škrobu. Touto disperzí byl naplněn sedimentační válec o objemu 250 mililltrü s dělením po 2,5 milllitru V rozsahu 100 až 250 mililitrů.Objem sedimentovaných podílů byl odečítán po jedné hodině, po dvou hodinách a po za hodlnách, a potom byl po Zthodünovém sedimentování posouzen charakter sedimentace vizuálním stsnovením. Při tomto postupu byl již po jedné hodině sedíment škrobu v sedimentačním válci v rozmezí neděleném pod značkou 100 mililltrů. Sediment vytvořil po 24 hodinách mimořádně pevnou a těžko roztřepatelnou vrstvu.V tomto příkladu se postupovslo stejně jako v porovnávacím příkladu 1 s tím rozdílem,že bylo za míchání dispergováno ještě kromě škrobu 200 g močoviny. V průběhu míchání se močovina rozpustila, takže sedimentační vzkoušku nebylo možno provést.Postupovalo se stejně jako v porovnávacím příkladu 1 s tím rozdílem, že místo škrobu bylo dispergováno 150 grsmů antrachinonu. Již po jedná hodině klesl sediment antrachinonu v sedlmentsčním válci do nedělené části pod značku oznučující 100 mililitrů. Sediment vytvořil po 24 hodinách mimořádně pevnou a těžko roztřepatelnou vrstvu.Ý tomto příkladu se postupovala stejně jako v porovnávaoím příkladu 1 až 3, s tím rozdílem, že bylo v 500 mililitrech vody za mícháni dispergováno 200 gramů karbamidu, 40 gramů škrobu a 150 grsmů antrachinonu. V sedimentačním válci nebyl zjištěn po jedné hodině, popřípadě po dvou hodinách žádný sediment,.přičemž ještě po 24 hodinách bylo možno nad sedimentem zjistit 5 milílitrů čirého prostředí. Po 24 hodinové sedimentsci se nevytvořil žádný sediment,přičemž dlsperze zůstala homogenní a snadno roztřepatelná.Postupovalo se stejným způsobem jako v porovnávacim přikladu 2 s tim rozdílem, že misto 200 gramů močoviny bylo dispergováno 200 gramů chloridu draselného. V průběhu míchání byla rozpuštěna jen část chloridu draselného. Po nalití suspenze, vzniklé v nasyceném roztokuchloridudraselného, do sedimentačniho válce vznikl mimořádně rychle sedimentujíci systém. Již po jedné hodině spadl sediment do nedělené oblasti pod značku označující 100 mililitrů. Sediment vytvořil po 24 hodinách mimořádně pevnou a těžko roztřepatelnou vrstvu.V tomto provedení se postupovalo stejným způsobem jako u porovnávacího příkladu 2 s tím rozdílem, že V tomto případě byl dispergován dihydrogenfosforečnan amonný. Při dispergováni byla část dihydrogenfosforečnanu amonného rozpuštěna. Nasycená suspenze dihydrogenfosforečnanu amonného sedimentovala rychle V sedimentačním válci, přičemž již po jedné hodině klesl sediment do nedělené části pod značku 100 mililitrů. Po 24 hodinách byl sediment kyprý, měl však mimořádně malý objem, roztřepání nepůsobilo žádných zvláštních obtíži.V tomto provedení se postupovalo stejným způsobem jako v porovnávacim příkladu 5,přičemž rozdíl byl v tom, že v průběhu suspendováni bylo do suspenze přidáváno 150 mililitrů 25 roztoku hydroxidu amonného. suspenze sedimentovala ve 250 mililitrové nálevce pomaleji než v porovnávacím přikladu 5, avšak přesto klesl objem sedimentu po jedné hodině pod značku označujici 100 mililitrů. Tento sediment byl po 24 hodinách poměrně dobře roztřepatelný.V tomto přikladu se postupovalo stejným způsobem jako v porovnávacím přikladu 1, popřipadě 2, s tím rozdílem, že v 500 mililitrech vody bylo dispergováno 500 gramů močoviny a 250 gramů škrobu, které se předem za sucha smisily. Takto vytvořený systém měl mimořádně vysokou viskozitu, přičemž roztřepáni bylą pro tuto vysokou viskozitu ztiženo. systém nesedi~ mentoval ani po 24 hodinách.V tomto přikladu se postupovalo stejně jako v pŕikladu 1 s tim rozdilem, že vzhledem k požadovanému poměru dusik/fosfor/draslik asi 10,50,5 bylo dispergováno v 650 mililitrech vody 1 870 gramů močoviny, 40 gramů škrobu, 1 000 gramů dihydrogenfosforečnanu amonného,900 gramů 25 roztoku hydroxidu amonného a 880 gramů chloridu draselného. Takto získaná disperze s obsahem účinných látek 40 nesedimentovala v sedimentačnim válci po jedné ani po dvou hodinách, přičemž po Z 4 hodinách vznikla vrstva čirěho prostředí nad povrchem suspenze o objemu 7,5 mililitru. Podle tohoto příklàdu nevznikl žádný sediment. suspenze byla snadno roztřepatelná.V tomto pŕíkladu se postupovala stejným způsobem jako v přikladu 3 5 tím rozdílem,že vzhledem k požadovaněmu poměru dusik/fosfor/draslik asi 1 l 0 bylo ve 30 mililítrech vody a 900 gramech hydroxidu amonného dispergováno 720 gramů močoviny, 1 000 gramů dihydrogenfosforečnanu amonného a 40 gramů škrobu. Takto získaná disperze nesedimentovala při obsahu 40 účinných látek ve 250 mi 1 ilitrovém sedimentačním válci po jedné ani po dvou hodinách. Po 24 hodinách vzniklo 5 mililitrů čiréhc prostředí nad povrchem suspenze. Homoqenizace nebyla nutná. Podle tohoto provedení sediment nevznikl. Suepenzi bylo možno snadno roztřepat.

MPK / Značky

MPK: B01F 17/00

Značky: vodných, přípravy, nesedimentujících, způsob, disperzí

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/7-253579-zpusob-pripravy-vodnych-nesedimentujicich-disperzi.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Způsob přípravy vodných, nesedimentujících disperzí</a>

Podobne patenty