De acordo com estatísticas incompletas, a atual produção global de éter de celulose não iônico atingiu mais de 500.000 toneladas, e a hidroxipropilmetilcelulose foi responsável por 80%, para mais de 400.000 toneladas. Na China, nos últimos dois anos, uma série de empresas expandiram a produção para rapidamente expandir a capacidade atingiu cerca de 180 000 toneladas, cerca de 60 000 toneladas para consumo interno. Deste total, mais de 550 milhões de toneladas são utilizadas na indústria e cerca de 70 por cento são utilizadas como aditivos de construção.
Devido aos diferentes usos dos produtos, os requisitos de índice de cinzas dos produtos também podem ser diferentes, de modo que a produção pode ser organizada de acordo com os requisitos dos diferentes modelos no processo de produção, o que conduz ao efeito de economia de energia, redução do consumo e redução das emissões.
1 cinza de hidroxipropilmetilcelulose e suas formas existentes
A hidroxipropilmetilcelulose (HPMC) é chamada de cinza pelos padrões de qualidade da indústria e sulfato ou resíduo quente pela farmacopéia, que pode ser simplesmente entendida como uma impureza salina inorgânica no produto.O principal processo de produção do álcali forte (hidróxido de sódio) através da reação ao ajuste final do pH ao sal neutro e às matérias-primas originalmente inerentes à soma do sal inorgânico.
Método para determinação de cinzas totais;Após uma determinada quantidade de amostras serem carbonizadas e queimadas em forno de alta temperatura, as substâncias orgânicas são oxidadas e decompostas, escapando na forma de dióxido de carbono, óxidos de nitrogênio e água, enquanto as substâncias inorgânicas permanecem na forma de sulfato, fosfato, carbonato, cloreto e outros sais inorgânicos e óxidos metálicos.Esses resíduos são cinzas.A quantidade total de cinzas na amostra pode ser calculada pesando o resíduo.
De acordo com o processo, utiliza diferentes ácidos e produzirá diferentes sais: principalmente cloreto de sódio (gerado pela reação de íons cloreto em clorometano e hidróxido de sódio), além de outros ácidos, a neutralização pode produzir acetato de sódio, sulfeto de sódio ou oxalato de sódio.
2. Requisitos de cinzas de hidroxipropilmetilcelulose de nível industrial
A hidroxipropilmetilcelulose é usada principalmente como espessante, emulsificação, formação de filme, colóide protetor, retenção de água, adesão, antienzima e inerte metabólico e outros usos, é amplamente utilizada em muitos campos da indústria, que podem ser divididos aproximadamente nos seguintes aspectos:
(1) Construção: o papel principal é retenção de água, espessamento, viscosidade, lubrificação, auxílio ao fluxo para melhorar a usinabilidade do cimento e gesso, bombeamento.Revestimentos arquitetônicos, revestimentos de látex são usados principalmente como colóides protetores, formadores de filmes, agentes espessantes e auxiliares de suspensão de pigmentos.
(2) Cloreto de polivinila: usado principalmente como dispersante na reação de polimerização do sistema de polimerização em suspensão.
(3) produtos químicos diários: usados principalmente como suprimentos de proteção, podem melhorar a emulsificação do produto, antienzima, dispersão, adesão, atividade de superfície, formação de filme, hidratação, formação de espuma, formação, agente de liberação, amaciante, lubrificante e outras propriedades;
(4) Indústria farmacêutica: na indústria farmacêutica é usado principalmente para produção de preparações, usado como preparação sólida de agente de revestimento, material de cápsula oca, aglutinante, usado para esqueleto farmacêutico de liberação lenta, formação de filme, agente formador de poros, usado como líquido, espessamento de preparações semissólidas, emulsificação, suspensão, aplicação de matriz;
(5) Cerâmica: utilizada como agente formador de aglutinante para tarugos da indústria cerâmica, agente dispersante para cor de esmalte;
(6) fabricação de papel: dispersão, coloração, agente fortalecedor;
(7) Impressão e tingimento de têxteis: polpa de tecido, cor, extensor de cor:
(8) Produção agrícola: na agricultura, pode ser usado para tratar sementes de culturas, melhorar a taxa de germinação, proteger a umidade e prevenir o mofo, manter as frutas frescas, agente de liberação lenta de fertilizantes químicos e pesticidas, etc.
De acordo com o feedback da experiência de aplicação de longo prazo acima e o resumo dos padrões de controle interno de algumas empresas nacionais e estrangeiras, apenas alguns produtos de polimerização de cloreto de polivinila e produtos químicos diários são necessários para controlar o sal inferior a 0,010, e a farmacopeia de vários países exige controlar o sal inferior a 0,015.E outros usos de controle de sal podem ser relativamente mais amplos, especialmente produtos de construção, além da produção de massa, o sal de tinta tem certos requisitos, o restante pode controlar o sal <0,05 pode basicamente atender ao uso.
3 processo de hidroxipropilmetilcelulose e método de remoção de sal
Os principais métodos de produção de hidroxipropilmetilcelulose no país e no exterior são os seguintes:
(1) Método de fase líquida (método de pasta): o pó fino de celulose a ser triturado é disperso em cerca de 10 vezes o solvente orgânico em um reator vertical ou horizontal com forte agitação e, em seguida, soda cáustica quantitativa e agente eterificante são adicionados para reação.Após a reação, o produto foi lavado, seco, triturado e peneirado com água quente.
(2) Método de fase gasosa (método gás-sólido): A reação do pó de celulose prestes a ser triturado é concluída no estado semi-seco pela adição direta de soda cáustica quantitativa e agente eterificante e uma pequena quantidade de subprodutos de baixo ponto de ebulição em um reator horizontal com forte agitação.Não são necessários solventes orgânicos adicionais para a reação.Após a reação, o produto foi lavado, seco, triturado e peneirado com água quente.
(3) Método homogêneo (método de dissolução): O horizontal pode ser adicionado diretamente após o esmagamento da celulose com um reator de agitação forte espalhado em naoh/ureia (ou outros solventes de celulose) cerca de 5 ~ 8 vezes de solvente de congelamento de água no solvente, então adicionando soda cáustica quantitativa e agente eterificante na reação, após a reação com reação de precipitação com acetona éter de celulose bom, é então lavado em água quente, seco, triturado e peneirado para obter o produto acabado.(Ainda não está em produção industrial).
O fim da reação, independentemente do uso de quais tipos de métodos mencionados acima, têm muito sal, de acordo com os diferentes processos que podem produzir são: cloreto de sódio e acetato de sódio, sulfeto de sódio, oxalato de sódio e assim por diante, misture sal, precisa através da dessalinização, o uso de sal na solubilidade em água, geralmente com bastante lavagem com água quente, agora os principais equipamentos e forma de lavagem são:
(1) filtro de vácuo de correia;Ele faz isso sorvendo a matéria-prima acabada com água quente e, em seguida, lavando o sal, espalhando a pasta uniformemente sobre uma esteira de filtro, borrifando água quente sobre ela e aspirando-a abaixo.
(2) Centrífuga horizontal: ao final da reação do material bruto na pasta com água quente para diluir o sal dissolvido em água quente e depois através da separação por centrifugação será a separação líquido-sólido para remover o sal.
(3) com o filtro de pressão, ao final da reação do material bruto na pasta com água quente, no filtro de pressão, primeiro com água soprada a vapor e depois com spray de água quente N vezes com água soprada a vapor para separe e retire o sal.
Lavagem com água quente para retirar sais dissolvidos, pois precisa juntar a água quente, lavando, quanto mais quanto mais menor o teor de cinzas, e vice-versa, portanto suas cinzas estão diretamente relacionadas com o quanto é a quantidade de água quente, o industrial geral produto se o controle de cinzas for inferior a 1% USA água quente 10 toneladas, se o controle for inferior a 5% serão necessárias cerca de 6 toneladas de água quente.
As águas residuais de éter de celulose têm uma carência química de oxigénio (DQO) superior a 60 000 mg/L e um teor de sal superior a 30 000 mg/L, pelo que é muito dispendioso tratar essas águas residuais, porque é difícil diretamente bioquímico com alto teor de sal e não é permitido diluir de acordo com os atuais requisitos nacionais de proteção ambiental.A solução definitiva é remover o sal por destilação.Portanto, uma tonelada a mais de lavagem com água fervente gerará uma tonelada a mais de esgoto.De acordo com a atual tecnologia MUR com alta eficiência energética, o custo abrangente de cada tonelada de água concentrada para lavagem é de cerca de 80 yuans, e o principal custo é o consumo abrangente de energia.
Efeito das 4 cinzas na taxa de retenção de água da hidroxipropilmetilcelulose industrial
HPMC desempenha principalmente três funções na retenção de água, espessamento e conveniência de construção em materiais de construção.
Retenção de água: para aumentar o tempo de abertura da retenção de água do material, para auxiliar plenamente sua função de hidratação.
Espessamento: A celulose pode ser espessada para desempenhar uma suspensão, de modo que a solução se mantenha uniforme para cima e para baixo no mesmo papel, resistência ao fluxo suspenso.
Construção: Lubrificação de celulose, pode ter uma boa construção.O HPMC não participa da reação química, apenas desempenha um papel auxiliar.Uma das mais importantes é a retenção de água, a retenção de água da argamassa afeta a homogeneização da argamassa, afetando depois as propriedades mecânicas e a durabilidade da argamassa endurecida.A argamassa de alvenaria e a argamassa de gesso são duas partes importantes dos materiais de argamassa, e o importante campo de aplicação da argamassa de alvenaria e da argamassa de gesso é a estrutura de alvenaria.Como o bloco na aplicação no processo dos produtos fica no estado seco, para reduzir o bloco seco de forte absorção de água da argamassa, a construção adota o bloco antes do pré-umedecimento, para bloquear determinado teor de umidade, manter a umidade na argamassa para bloquear a absorção excessiva do material, pode manter a hidratação normal do material gelificante interno, como argamassa de cimento.No entanto, factores como a diferença do tipo de bloco e o grau de pré-humedecimento do local afectarão a taxa de perda de água e a perda de água da argamassa, o que trará perigos ocultos para a qualidade geral da estrutura de alvenaria.A argamassa com excelente retenção de água pode eliminar a influência dos materiais dos blocos e dos fatores humanos, além de garantir a homogeneidade da argamassa.
O efeito da retenção de água no desempenho do endurecimento da argamassa reflete-se principalmente no efeito na área de interface entre a argamassa e o bloco.Com a rápida perda de água da argamassa com fraca retenção de água, o teor de água da argamassa na parte de interface é obviamente insuficiente e o cimento não pode ser totalmente hidratado, o que afecta o desenvolvimento normal da resistência.A resistência de união dos materiais à base de cimento é produzida principalmente pela ancoragem dos produtos de hidratação do cimento.A hidratação insuficiente do cimento na área de interface reduz a resistência de união da interface, e o abaulamento oco e a fissuração da argamassa aumentam.
Portanto, escolhendo o mais sensível ao requisito de retenção de água, construindo três lotes da marca K de viscosidade diferente, através de diferentes formas de lavagem para aparecer o mesmo número de lote dois teor de cinzas esperado e, em seguida, de acordo com o método de teste de retenção de água comum atual (método de papel de filtro ) no mesmo número de lote, diferentes teores de cinzas da retenção de água de três grupos de amostras específicas da seguinte forma:
4.1 Método experimental para detecção da taxa de retenção de água (método do papel de filtro)
4.1.1 Aplicação de instrumentos e equipamentos
Misturador de pasta de cimento, cilindro de medição, balança, cronômetro, recipiente de aço inoxidável, colher, matriz de anel de aço inoxidável (diâmetro interno φ100 mm× diâmetro externo φ110 mm× altura 25 mm, papel de filtro rápido, papel de filtro lento, placa de vidro.
4.1.2 Materiais e reagentes
CIMENTO Portland comum (425#), AREIA PADRÃO (AREIA SEM LAMA LAVADA COM ÁGUA), AMOSTRA DE PRODUTO (HPMC), ÁGUA LIMPA PARA EXPERIMENTO (ÁGUA DE TORNEIRA, ÁGUA MINERAL).
4.1.3 Condições de análise experimental
Temperatura do laboratório: 23±2 ℃;Umidade relativa: ≥ 50%;A temperatura da água do laboratório é igual à temperatura ambiente de 23 ℃.
4.1.4 Métodos experimentais
Coloque a placa de vidro na plataforma operacional, coloque o papel de filtro crônico pesado (peso: M1) sobre ela, depois coloque um pedaço de papel de filtro rápido no papel de filtro lento e, em seguida, coloque um molde de anel de metal no papel de filtro rápido ( o molde do anel não deve exceder o papel de filtro rápido circular).
Pesar com precisão (425#) cimento 90 g;Areia padrão 210 g;Produto (amostra) 0,125g;Despeje em um recipiente de aço inoxidável e misture bem (mistura seca).
Use uma betoneira (o recipiente de mistura e as folhas estão limpos e secos, completamente limpos e secos após cada experimento, reserve).Use um cilindro medidor para medir 72 ml de água limpa (23 ℃), despeje primeiro na panela e depois despeje o material preparado, infiltre por 30 s;Ao mesmo tempo, levante a panela para a posição de mistura, ligue a batedeira e mexa em velocidade baixa (ou seja, agitação lenta) por 60 s;Pare por 15 segundos e raspe a pasta na parede e coloque-a na panela;Continue a bater rapidamente por 120 segundos para parar.Despeje (carregue) toda a argamassa misturada no molde de anel de aço inoxidável rapidamente e cronometre a partir do momento em que a argamassa toca o papel de filtro rápido (aperte o cronômetro).Após 2 min, o molde de anel foi virado e o papel de filtro crônico foi retirado e pesado (peso: M2).Faça um experimento em branco de acordo com o método acima (o peso do papel de filtro crônico antes e depois da pesagem é M3, M4)
O método de cálculo é o seguinte:
(1)
Onde, M1 — peso do papel filtro crônico antes do experimento amostral;M2 — peso do papel filtro crônico após experimento amostral;M3 — peso do papel filtro crônico antes do experimento em branco;M4 — peso do papel filtro crônico após experimento em branco.
4.1.5 Precauções
(1) a temperatura da água limpa deve ser de 23 ℃ e a pesagem deve ser precisa;
(2) após mexer, retire a panela e mexa uniformemente com uma colher;
(3) o molde deve ser instalado rapidamente e a argamassa será compactada de forma plana e sólida durante a instalação;
(4) Certifique-se de cronometrar o momento em que a argamassa toca o papel de filtro rápido e não despeje a argamassa no papel de filtro externo.
4.2 a amostra
Três números de lote com diferentes viscosidades da mesma marca K foram selecionados como: 201302028 viscosidade 75 000 mPa·s, 20130233 viscosidade 150 000 mPa·s, 20130236 viscosidade 200 000 mPa·s através de lavagens diferentes para obter o mesmo número de lote de dois diferentes cinzas (ver Tabela 3.1).Controle rigorosamente a umidade e o pH do mesmo lote de amostras tanto quanto possível e, em seguida, realize o teste de taxa de retenção de água de acordo com o método acima (método do papel de filtro).
4.3 Resultados Experimentais
Os resultados da análise do índice dos três lotes de amostras são mostrados na Tabela 1, os resultados dos testes de taxas de retenção de água de diferentes viscosidades são mostrados na Figura 1, e os resultados dos testes de taxas de retenção de água de diferentes cinzas e pH são mostrados na Figura 2 .
(1) Os resultados da análise do índice dos três lotes de amostras são mostrados na Tabela 1
Tabela 1 Resultados de análise de três lotes de amostras
projeto
Lote N º.
Cinzas %
pH
Viscosidade/mPa, s
Água / %
Retenção de água
201302028
4.9
4.2
75.000,
6
76
0,9
4.3
74, 500,
5.9
76
20130233
4.7
4,0
150.000,
5.5
79
0,8
4.1
140.000,
5.4
78
20130236
4.8
4.1
200.000,
5.1
82
0,9
4,0
195.000,
5.2
81
(2) Os resultados do teste de retenção de água dos três lotes de amostras com diferentes viscosidades são mostrados na Figura 1.
FIGO.1 Resultados de testes de retenção de água de três lotes de amostras com diferentes viscosidades
(3) Os resultados da detecção da taxa de retenção de água de três lotes de amostras com diferentes teores de cinzas e pH são mostrados na Figura 2.
FIGO.2 Resultados de detecção da taxa de retenção de água de três lotes de amostras com diferentes teores de cinzas e pH
Através dos resultados experimentais acima, a influência da taxa de retenção de água vem principalmente da viscosidade, a alta viscosidade em relação à sua alta taxa de retenção de água será fraca, pelo contrário.A flutuação do teor de cinzas na faixa de 1% a 5% quase não afeta sua taxa de retenção de água, portanto não afetará seu desempenho de retenção de água.
5. Conclusão
Para tornar a norma mais aplicável à realidade e adequar-se à tendência cada vez mais severa de conservação de energia e proteção ambiental, sugere-se que:
O padrão industrial de hidroxipropilmetilcelulose industrial é formulado no controle de cinzas por graus, tais como: cinza de controle nível 1 <0,010, cinza de controle nível 2 <0,050.Dessa forma, o produtor pode optar por deixar que o usuário também tenha mais opções.Ao mesmo tempo, o preço pode ser definido com base no princípio da alta qualidade e do preço elevado para evitar a confusão do mercado.O mais importante é que a conservação de energia e a proteção ambiental tornem a produção de produtos mais amigável e harmoniosa com o meio ambiente.
Horário da postagem: 09/09/2022