Naatriumkarboksümetüültselluloos (CMC) on oluline funktsionaalne lisand bentoniiditoodetes. Selle rakendus on peamiselt seotud bentoniidi füüsikaliste omaduste ja töötlemisomaduste parandamisega ning see on laialdaselt seotud puurimise, valamise, keskkonnakaitse, kassiliiva ja muude valdkondadega.
1.Põhilised kasutusvaldkonnad ja toimemehhanism
1.1. Puurimismuda väli
Nafta-, maagaasi- ja geoloogilises puurimises on bentoniit puurmuda põhimaterjal (kasutades peamiselt selle vees paisumise omadusi, et moodustada kolloide ja hõljuvaid tahkeid osakesi) ning CMC kui muda peamine lisand võib tõhusalt parandada bentoniitmuda kasutusefekti. Peamised mõjud on järgmised:
Paksenemis- ja reoloogiline reguleerimisvõime: naatrium-CMC võib märkimisväärselt tõsta bentoniidi puurimismuda viskoossust, suurendada selle vedrustuse kandevõimet, tagada, et puuriteraga lõigatud lõiked ei settiks ja vältida puuri kinnikiilumise õnnetusi; samal ajal, reguleerides muda "nihke hõrenemist" (kõrge nihkega vedeldamine lihtsaks pumpamiseks, paksenemine madala nihkejõu korral vedrustuse jaoks), optimeeritakse puurimise efektiivsust.
Vähendage filtreerimiskadu: puurimise ajal tungib bentoniidimuda veesisaldus kihistusse (filtratsioonikadu) ja liigne mudafiltratsioonikadu võib põhjustada kaevu seina kokkuvarisemise. CMC molekulid võivad moodustada kaevu seinale õhukese ja sitke filterkoogi, vähendades veekadu ja kaitstes kaevu seina stabiilsust.
Soolakindlus ja stabiilsuse parandamise võime: bentoniidil on soolakihtides (sisaldab suures kontsentratsioonis elektrolüüte) flokulatsioonihäired, samal ajal kui CMC-l on teatav soolakindlus, mis võib suurendada muda stabiilsust keerulistes moodustistes (nagu soola{0}}sisaldavad ja kaltsiumi-sisaldavad moodustised) ja säilitada selle kolloidset struktuuri.
1.2. Valutööstus
Bentoniiti kasutatakse valamisel liiva sideainena (liivaosakeste sidumine, et tekiks ja tagaks, et liivavorm kõrgel temperatuuril ei deformeeruks). CMC lisamisega saab selle jõudlust optimeerida:
Suurenenud sidumistugevus: naatrium-CMC ja bentoniidi osakesed ühendatakse vesiniksidemete kaudu, mis võib parandada liiva märg- ja kuivtugevust ning vähendada liivavormi kahjustusi transportimise või valamise ajal.
Parandage plastilisust: Naatrium-CMC lisamisega saab vähendada valuliiva haprust, mis muudab selle vormimise lihtsamaks (nt keerukate valandite liivvormimine), vähendades samal ajal vormimise ajal lendavat tolmu.
Tasakaal aeglase tarduvuse ja kokkupandavuse vahel: naatrium-CMC võib viivitada vormiliiva kõvenemise kiirust ja pikendada vormimisaega; ja peale valamise jahtumist ei mõjuta see vormiliiva kokkupandavust (liiva on lihtne puhastada).
1.3. Kassiliivatooted (bentoniidil{1}}põhinevad)
See on CMC ja bentoniidi kombinatsiooni tüüpiline kasutusstsenaarium:
Tugevdage aglomeratsioonivõimet: Bentoniitkassiliiva loomulik aglomeratsioon sõltub osakeste vahelisest adsorptsioonijõust, kuid seda mõjutab kergesti vee hulk ja osakeste suurus. CMC Naatrium (CMC LV) moodustab veega kohtudes viskoosse kolloidi, mis seob bentoniidiosakesed tihedalt kokku, moodustades kompaktsema ja mittehaprama aglomeratsiooni, mis sobib eriti hästi mitme kassiga majapidamistesse või kõrgsageduslikuks kasutuseks.
Tolmu vähendamise ja osakeste kaitsevõime: CMC LV võib moodustada bentoniidiosakeste pinnale õhukese kile, vähendada tolmu levikut transportimise ja kasutamise ajal ning vähendada kasutajate ja lemmikloomade hingamisteede ärritust.
1.4. Keskkonnakaitse ja reoveepuhastus
Tugeva adsorptsiooni tõttu kasutatakse bentoniiti sageli reovee puhastamisel (näiteks raskmetallide ioonide ja orgaanilise aine adsorptsioon). CMC lisamine võib optimeerida selle rakenduse mõju:
Kiirendada lisandite flokulatsiooni ja settimist kanalisatsioonis: Naatrium CMC kui polümeerne flokulant võib töötada sünergistlikult bentoniidiga, et panna hõljuvad lisandid vees kiiremini kogunema ja settima, parandades seeläbi reoveepuhastuse tõhusust.
Vormimine ja ringlussevõtt: Bentoniidi segamine naatrium-CMC-ga granuleeritud adsorbendi valmistamiseks võib vältida pulbrilise bentoniidi dispersiooni ja kadu vees ning seda on lihtne ringlusse võtta ja regenereerida, vähendades ravikulusid.
2. CMC üldpõhimõtted bentoniidis
Bentoniit moodustab veega kokku puutudes savikolloide. Vees -lahustuva polümeerina saab CMC molekulaarse ahela sisestada saviosakeste vahele, suurendades kolloidi stabiilsust elektrostaatilise külgetõmbe ja vesiniksidemete kaudu ning takistades osakeste aglomeratsiooni või settimist.
Vahepeal saab CMC vähendada bentoniidi ja vee ning tahkete osakeste vahelist pindade pinget, parandada selle märguvust ja hajutatavust ning muuta bentoniidi erinevates süsteemides (nt muda ja vormiliiv) ühtlasemaks.
Molekulide vahelise sillaefekti kaudu võib CMC parandada bentoniidil{0}}põhiste materjalide tugevust, sitkust ja plastilisust ning tasakaalustada vastuolulisi omadusi, nagu "sidumine" ja "kokkuvarisemine", "voolamine" ja "suspensioon".
3. Rakenduse ettevaatusabinõud
Lisamise koguse kontroll: CMC kogus on tavaliselt 0,1%-2% bentoniidi massist (olenevalt valdkonnast). Liigne kasutamine võib põhjustada süsteemi ebanormaalset viskoossust (nt liiga paks puurimismuda) või suurendada kulusid.
Mudeli sobitamine: CMC asendusaste (DS-väärtus) ja viskoossusaste peavad vastama bentoniidi tüübile (nt kõrge -asendusastmega CMC-l on parem soolakindlus ja see sobib puurimistsenaariumide jaoks; madala-viskoossusega CMC sobib paremini kassiliivakogumite reguleerimiseks).
KokkuvõttesNaatrium CMC oma sünergilise toime kaudu bentoniidiga korvab tõhusalt bentoniidi toimimispuudused, kui seda kasutatakse eraldi, muutes selle kasutamise tööstus- ja tsiviilvaldkonnas tõhusamaks ja stabiilsemaks. See on peamine lisand bentoniittoodete lisandväärtuse suurendamiseks.
