Theo thống kê chưa đầy đủ, sản lượng ether cellulose không ion hiện nay đã đạt hơn 500.000 tấn trên toàn cầu vàhydroxypropyl metyl cellulose HPMCchiếm 80% trong tổng số 400.000 tấn, Trung Quốc trong hai năm gần đây, một số công ty đã mở rộng năng lực sản xuất nhanh chóng mở rộng công suất hiện tại khoảng 180.000 tấn, tiêu thụ nội địa khoảng 60.000 tấn, trong đó hơn 550 triệu tấn. tấn được sử dụng trong công nghiệp và khoảng 70% được sử dụng làm phụ gia xây dựng.
Do mục đích sử dụng sản phẩm khác nhau nên yêu cầu về chỉ số tro của sản phẩm có thể khác nhau, do đó trong quá trình sản xuất, việc tổ chức sản xuất theo yêu cầu của các mô hình khác nhau sẽ có lợi cho hiệu quả tiết kiệm năng lượng, giảm tiêu hao và giảm phát thải.
1. Hàm lượng tro của hydroxypropyl methyl cellulose HPMC và dạng hiện có
Tiêu chuẩn chất lượng công nghiệp hydroxypropyl methyl cellulose (HPMC) được gọi là tro và dược điển gọi là sunfat, cụ thể là cặn cháy, có thể hiểu đơn giản là tạp chất muối vô cơ có trong sản phẩm.Chủ yếu là do quá trình sản xuất chất kiềm mạnh (natri hydroxit) thông qua phản ứng điều chỉnh độ pH cuối cùng thành muối trung tính và tổng muối vô cơ vốn có ban đầu của nguyên liệu thô.
Phương pháp xác định tro tổng số;Một lượng mẫu nhất định được đốt trong lò nhiệt độ cao sau khi cacbon hóa, khiến các chất hữu cơ bị oxy hóa và phân hủy, thoát ra dưới dạng carbon dioxide, oxit nitơ và nước, còn các chất vô cơ vẫn ở dạng sunfat, photphat, cacbonat , clorua và các muối vô cơ khác và oxit kim loại, các cặn này là tro.Hàm lượng tro tổng số của mẫu có thể được tính bằng cách cân phần cặn.
Theo quy trình sử dụng các loại axit khác nhau sẽ tạo ra các loại muối khác nhau: chủ yếu là natri clorua (do phản ứng của ion clorua trong clorometan và natri hydroxit) và các loại axit trung hòa khác có thể tạo ra natri axetat, natri sunfua hoặc natri oxalat.
2. Yêu cầu về hàm lượng tro của hydroxypropyl methyl cellulose HPMC
Hydroxypropyl methyl cellulose HPMC chủ yếu được sử dụng để làm đặc, nhũ hóa, tạo màng, bảo vệ keo, giữ nước, bám dính, kháng enzyme và quán tính trao đổi chất, v.v. Nó được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực công nghiệp, có thể được chia đại khái thành các khía cạnh sau :
(1) Xây dựng: vai trò chính là giữ nước, làm đặc, độ nhớt, bôi trơn, dòng chảy để cải thiện khả năng làm việc của xi măng và thạch cao, bơm.Lớp phủ kiến trúc, lớp phủ cao su chủ yếu được sử dụng làm chất keo bảo vệ, tạo màng, chất làm đặc và chất trợ huyền phù sắc tố.
(2) POLYvinyl clorua: chủ yếu được sử dụng làm chất phân tán trong phản ứng trùng hợp của hệ thống trùng hợp huyền phù.
(3) hóa chất hàng ngày: chủ yếu được sử dụng làm vật phẩm bảo vệ, nó có thể cải thiện quá trình nhũ hóa sản phẩm, chống enzyme, phân tán, liên kết, hoạt động bề mặt, tạo màng, giữ ẩm, tạo bọt, tạo hình, chất giải phóng, chất làm mềm, chất bôi trơn và các đặc tính khác;
(4) Công nghiệp dược phẩm: trong ngành dược phẩm chủ yếu được sử dụng để sản xuất chế phẩm, như một chế phẩm rắn của chất phủ, vật liệu viên nang rỗng, chất kết dính, làm khung cho các chất giải phóng bền vững, tạo màng, chất gây lỗ chân lông, như một chất chuẩn bị chất lỏng, bán rắn để làm đặc, nhũ hóa, huyền phù, ứng dụng ma trận;
(5) gốm sứ: được sử dụng làm chất tạo liên kết cho phôi công nghiệp gốm sứ, chất phân tán màu men;
(6) giấy: chất phân tán, chất tạo màu, chất tăng cường;
(7) In và nhuộm dệt: bột vải, chất tạo màu, chất tạo màu:
(8) trong sản xuất nông nghiệp: được sử dụng trong nông nghiệp để xử lý hạt giống cây trồng, có thể cải thiện tỷ lệ nảy mầm, có thể giữ ẩm và ngăn ngừa nấm mốc, bảo quản trái cây, giải phóng bền vững phân bón hóa học và thuốc trừ sâu.
Từ phản hồi kinh nghiệm ứng dụng lâu dài ở trên và tổng hợp tiêu chuẩn kiểm soát nội bộ của một số doanh nghiệp trong và ngoài nước, có thể thấy rằng chỉ một số sản phẩm trùng hợp PVC và các sản phẩm hóa chất hàng ngày yêu cầu kiểm soát muối < 0,010 và dược điển của nhiều quốc gia khác nhau yêu cầu kiểm soát muối < 0,015.Và các ứng dụng kiểm soát muối khác có thể tương đối rộng hơn, đặc biệt là các sản phẩm cấp xây dựng ngoài việc sản xuất bột bả, muối phủ có những yêu cầu nhất định bên ngoài, phần còn lại có thể kiểm soát muối <0,05 về cơ bản có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng.
3. Quy trình và phương pháp sản xuất HPMC hydroxypropyl methyl cellulose
Có ba phương pháp sản xuất HPMC hydroxypropyl methyl cellulose chính trong và ngoài nước:
(1) Phương pháp pha lỏng (phương pháp bùn): bột cellulose nghiền thành bột được phân tán trong khoảng 10 lần dung môi hữu cơ trong các lò phản ứng thẳng đứng và nằm ngang với sự khuấy trộn mạnh, sau đó thêm dung dịch kiềm định lượng và chất ete hóa vào để phản ứng.Sau phản ứng, sản phẩm thu được được rửa sạch, sấy khô, nghiền và sàng bằng nước nóng.
(2) Phương pháp pha khí (phương pháp khí-rắn): phản ứng của bột xenlulo nghiền thành bột được hoàn thành ở trạng thái gần như bán khô bằng cách thêm trực tiếp dung dịch kiềm và chất ete hóa định lượng và thu hồi một lượng nhỏ sản phẩm phụ có nhiệt độ sôi thấp trong một lò phản ứng nằm ngang có khuấy trộn mạnh.Không cần thêm dung môi hữu cơ cho phản ứng.Sau phản ứng, sản phẩm thu được được rửa sạch, sấy khô, nghiền và sàng bằng nước nóng.
(3) Phương pháp đồng nhất (phương pháp hòa tan): Có thể thêm chất ngang trực tiếp sau khi nghiền cellulose bằng máy phản ứng khuấy mạnh rải rác trong naoh/urê (hoặc dung môi khác của cellulose) khoảng 5 ~ 8 lần dung môi đóng băng nước trong dung môi, sau đó thêm dung dịch kiềm định lượng và chất ete hóa vào phản ứng, sau phản ứng với phản ứng kết tủa axeton là ete cellulose tốt, sau đó rửa bằng nước nóng, sấy khô, nghiền, sàng lọc để thu được thành phẩm.(Nó chưa được đưa vào sản xuất công nghiệp).
Kết thúc phản ứng bất kể sử dụng loại phương pháp nào được đề cập ở trên có nhiều muối, theo các quy trình khác nhau có thể tạo ra là: natri clorua và natri axetat, natri sunfua, natri oxalat, v.v. trộn muối, cần thông qua quá trình khử muối, sử dụng muối hòa tan trong nước, nói chung là rửa nhiều bằng nước nóng, hiện nay các thiết bị và cách rửa chính là:
(1) Bộ lọc chân không đai;Nó được sử dụng để rửa muối bằng cách đổ nguyên liệu thô vào bùn bằng nước nóng, sau đó đặt đều bùn lên đai lọc bằng cách phun nước nóng từ trên xuống và hút bụi phía dưới.
(2) máy ly tâm ngang: khi kết thúc phản ứng của nguyên liệu thô thành bùn nước nóng để pha loãng muối hòa tan bằng nước nóng, sau đó thông qua quá trình ly tâm tách chất lỏng và tách chất rắn để loại bỏ muối.
(3) với bộ lọc áp suất, khi kết thúc phản ứng của nguyên liệu thô thành bùn với nước nóng, nó vào bộ lọc áp suất, đầu tiên dùng hơi nước để thổi nước nóng phun N lần và sau đó dùng hơi nước để thổi nước để tách và loại bỏ muối.
Rửa bằng nước nóng để loại bỏ muối hòa tan, vì cần phải hòa nước nóng, rửa càng nhiều thì hàm lượng tro càng thấp và ngược lại, do đó tro của nó liên quan trực tiếp đến lượng nước nóng, công nghiệp nói chung sản phẩm nếu kiểm soát tro dưới 1% SỬ DỤNG nước nóng 10 tấn, nếu kiểm soát dưới 5% sẽ cần khoảng 6 tấn nước nóng.
Nhu cầu oxy hóa học (COD) của nước thải cellulose ether cao tới 60 000 mg/L, hàm lượng muối cũng cao hơn 30 000 mg/L, do đó việc xử lý nước thải như vậy cần có chi phí rất cao, vì lượng muối trực tiếp cao như vậy sẽ hóa sinh khó khăn, theo yêu cầu bảo vệ môi trường quốc gia hiện nay không được phép pha loãng, giải pháp cơ bản là loại bỏ muối bằng cách chưng cất.Vì vậy, cứ thêm một tấn nước sôi rửa sạch sẽ tạo ra thêm một tấn nước thải.Theo công nghệ MUR hiện nay với hiệu suất năng lượng cao, bay hơi và loại bỏ muối, chi phí toàn diện cho mỗi lần xử lý 1 tấn nước rửa cô đặc là khoảng 80 nhân dân tệ, và chi phí chính là tiêu thụ năng lượng toàn diện.
4. Ảnh hưởng của hàm lượng tro đến khả năng giữ nước của hydroxypropyl methyl cellulose HPMC
HPMC chủ yếu đóng ba vai trò giữ nước, làm dày và thi công thuận tiện trong vật liệu xây dựng.
Giữ nước: tăng thời gian mở của vật liệu giữ nước và hỗ trợ đầy đủ quá trình hydrat hóa của nó.
Làm đặc: cellulose có thể được làm đặc thành huyền phù, nhờ đó dung dịch vẫn đồng nhất lên xuống có vai trò chống chảy treo.
Xây dựng: cellulose có tác dụng bôi trơn, có thể xây dựng tốt.HPMC không tham gia vào quá trình diễn ra các phản ứng hóa học mà chỉ đóng vai trò hỗ trợ.Điều quan trọng nhất là khả năng giữ nước, ảnh hưởng đến tính đồng nhất của vữa, sau đó ảnh hưởng đến tính chất cơ lý và độ bền của vữa đông cứng.Vữa được chia thành vữa xây và vữa trát là hai bộ phận quan trọng của vật liệu vữa, ứng dụng quan trọng của vữa xây và vữa trát là kết cấu khối xây.Vì khối trong ứng dụng trong quá trình sản phẩm ở trạng thái khô, để giảm khối khô do hấp thụ nước mạnh của vữa, việc xây dựng sử dụng khối trước khi làm ướt trước, để chặn độ ẩm nhất định, giữ độ ẩm trong vữa để ngăn chặn sự hấp thụ quá mức của vật liệu, có thể duy trì sự hydrat hóa bình thường của vật liệu tạo gel bên trong như vữa xi măng.Tuy nhiên, các yếu tố như các loại khối khác nhau và mức độ làm ướt trước tại chỗ sẽ ảnh hưởng đến tốc độ thất thoát nước và thất thoát nước của vữa, điều này sẽ gây ra những rắc rối tiềm ẩn cho chất lượng tổng thể của kết cấu khối xây.Vữa có khả năng giữ nước tuyệt vời có thể loại bỏ ảnh hưởng của vật liệu khối và yếu tố con người và đảm bảo đủ độ đồng nhất của vữa.
Ảnh hưởng của khả năng giữ nước đến tính chất đông cứng của vữa chủ yếu được thể hiện ở ảnh hưởng đến diện tích tiếp xúc giữa vữa và khối.Do vữa có khả năng giữ nước kém sẽ mất nước nhanh chóng nên hàm lượng nước trong vữa tại khu vực tiếp giáp rõ ràng là không đủ và xi măng không thể được hydrat hóa hoàn toàn, điều này ảnh hưởng đến sự phát triển cường độ bình thường.Độ bền liên kết của vật liệu gốc xi măng chủ yếu phụ thuộc vào tác dụng neo của các sản phẩm hydrat hóa xi măng.Việc hydrat hóa xi măng không đủ ở khu vực tiếp giáp làm giảm cường độ liên kết của bề mặt tiếp xúc, hiện tượng tạo bọt và nứt vữa tăng lên.
Do đó, việc lựa chọn yêu cầu giữ nước nhạy cảm nhất để xây dựng thương hiệu K ba lô có độ nhớt khác nhau, thông qua các cách rửa khác nhau để xuất hiện cùng một lô số hai hàm lượng tro dự kiến, sau đó theo phương pháp kiểm tra khả năng giữ nước phổ biến hiện nay (phương pháp giấy lọc) ) trên cùng một số lô khác nhau, hàm lượng tro giữ nước của ba nhóm mẫu cụ thể như sau:
4.1 Phương pháp thí nghiệm kiểm tra độ giữ nước (Phương pháp giấy lọc)
4.1.1 Dụng cụ và thiết bị ứng dụng
Máy trộn xi măng, bình đong, cân, đồng hồ bấm giờ, thùng inox, thìa, khuôn vòng inox (đường kính trong φ 100 mm× đường kính ngoài φ 110 mm× cao 25 mm, giấy lọc nhanh, giấy lọc chậm, tấm thủy tinh.
4.1.2 Vật liệu và thuốc thử
Xi măng Portland thông thường (425#), cát tiêu chuẩn (qua nước sạch không chứa cát bùn), mẫu sản phẩm (HPMC), nước sạch thí nghiệm (nước máy, nước khoáng).
4.1.3 Điều kiện phân tích thí nghiệm
Nhiệt độ phòng thí nghiệm: 23±2 oC;Độ ẩm tương đối: ≥ 50%;Nhiệt độ nước trong phòng thí nghiệm là 23oC như nhiệt độ phòng.
4.1.4 Phương pháp thực nghiệm
Đặt tấm kính lên bệ vận hành, đặt giấy lọc chậm (trọng lượng: M1) lên trên, sau đó đặt giấy lọc nhanh lên giấy lọc chậm, sau đó đặt khuôn vòng kim loại lên giấy lọc nhanh (vòng khuôn không được vượt quá giấy lọc nhanh hình tròn).
Cân chính xác (425#) xi măng 90 g;Cát tiêu chuẩn 210 g;Sản phẩm (mẫu) 0,125g;Đổ vào thùng inox, trộn đều (hỗn hợp khô) và đặt sang một bên.
Sử dụng máy trộn xi măng (thùng trộn và lưỡi trộn sạch và khô, mỗi lần thí nghiệm vệ sinh thật kỹ, lau khô một lần, để dành).Dùng ống đong đo 72 ml nước sạch (23 oC), trước tiên đổ vào nồi khuấy, sau đó đổ nguyên liệu đã chuẩn bị sẵn và ngâm trong 30 giây;Đồng thời, nhấc nồi lên vị trí trộn, khởi động máy trộn và khuấy ở tốc độ thấp (khuấy chậm) trong 60 giây;Dừng 15 giây cạo vật liệu nhão trên thành nồi và đưa lưỡi dao vào trong nồi;Tiếp tục khuấy nhanh trong 120 giây để dừng.Đổ nhanh toàn bộ vữa đã trộn vào khuôn vòng inox, tính từ lúc vữa tiếp xúc với giấy lọc nhanh (nhấn đồng hồ bấm giờ).Sau 2 phút, lật khuôn lại và lấy giấy lọc ra cân (khối lượng: M2).Tiến hành thí nghiệm trắng theo phương pháp trên (khối lượng giấy lọc mãn tính trước và sau khi cân là M3, M4)
Phương pháp tính toán như sau:
Trong đó, M1 là khối lượng của giấy lọc lâu năm trước khi thí nghiệm mẫu;M2 - Khối lượng giấy lọc lâu năm sau khi lấy mẫu thí nghiệm;M3 - Trọng lượng của giấy lọc thường xuyên trước khi thí nghiệm trắng;M4 - Trọng lượng của giấy lọc thường xuyên sau thí nghiệm trắng.
4.1.5 Phòng ngừa
(1) Nhiệt độ nước sạch phải là 23oC, cân phải chính xác;
(2) Sau khi trộn, lấy nồi trộn ra và dùng thìa khuấy đều.
(3) khuôn phải nhanh, và mặt bên của vữa được đập phẳng và rắn;
(4) Đảm bảo căn thời gian cho vữa vào thời điểm tiếp xúc với giấy lọc nhanh, không đổ vữa lên giấy lọc bên ngoài.
4.2 mẫu
Ảnh hưởng của việc giữ nước chủ yếu đến từ độ nhớt, độ nhớt cao sẽ tệ hơn khả năng giữ nước cao.Sự dao động của hàm lượng tro trong khoảng 1% ~ 5% hầu như không ảnh hưởng đến tốc độ giữ nước của nó, do đó nó sẽ không ảnh hưởng đến việc sử dụng hiệu suất giữ nước của nó.
5. Kết luận
Để tiêu chuẩn có tính ứng dụng cao hơn với thực tế và phù hợp với xu thế ngày càng gay gắt về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, đề xuất:
Tiêu chuẩn công nghiệp của hydroxypropyl methyl cellulose HPMC được chia thành các cấp trong kiểm soát tro, như: tro kiểm soát cấp 1 < 0,010, tro kiểm soát cấp 2 < 0,050.Bằng cách này, nhà sản xuất có thể tự lựa chọn và người dùng có nhiều lựa chọn hơn.Trong khi đó, giá cả có thể được ấn định dựa trên nguyên tắc chất lượng cao và giá cả cạnh tranh, nhằm ngăn ngừa hiện tượng nhầm lẫn, nhầm lẫn mắt cá trên thị trường.Điều quan trọng nhất là tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường, để việc sản xuất sản phẩm và môi trường thân thiện và hài hòa hơn.
Thời gian đăng: Jan-14-2022