Natrijeva karboksimetil celuloza (CMC) je pomemben funkcionalni dodatek v izdelkih iz bentonita. Njegova uporaba se v glavnem vrti okoli izboljšanja fizikalnih lastnosti in značilnosti obdelave bentonita ter je široko vključena v vrtanje, vlivanje, varstvo okolja, mačji pesek in druga področja.
1.Osnovna področja uporabe in mehanizem delovanja
1.1. Polje za vrtalno blato
Pri vrtanju nafte, zemeljskega plina in geološkega vrtanja je bentonit osnovni material vrtalnega blata (predvsem z uporabo lastnosti nabrekanja v vodi, da se tvorijo koloidi in suspendirani trdni delci), CMC kot ključni dodatek blatu pa lahko učinkovito izboljša učinek uporabe bentonitnega blata. Glavni učinki so naslednji:
Zmožnost zgostitve in reološke prilagoditve: Natrijev CMC lahko znatno poveča viskoznost bentonitnega vrtalnega blata, poveča njegovo nosilnost suspenzije, zagotovi, da se odrezki, ki jih izreže sveder, ne usedejo, in prepreči nesreče z zagozditvijo svedra; hkrati se s prilagoditvijo "strižnega redčenja" blata (redčenje pri visokem strigu za enostavno črpanje, zgostitev pri nizkem strigu za suspenzijo) optimizira učinkovitost vrtanja.
Zmanjšajte zmožnost izgube filtracije: med vrtanjem bo vsebnost vode bentonitnega blata prodrla v formacijo (izguba filtracije), čezmerna izguba filtracije blata pa lahko povzroči zrušitev stene vrtine. Molekule CMC lahko tvorijo tanko in trdo filtrirno pogačo na steni vodnjaka, kar zmanjša izgubo vode in zaščiti stabilnost stene vodnjaka.
Odpornost na sol in sposobnost izboljšanja stabilnosti: Bentonit je nagnjen k motnjam flokulacije v solnih plasteh (ki vsebujejo visoke koncentracije elektrolitov), medtem ko ima CMC določeno odpornost na sol, kar lahko poveča stabilnost blata v kompleksnih formacijah (kot so formacije, ki vsebujejo-sol in kalcij-) in ohranja njegovo koloidno strukturo.
1.2. Livarska industrija
Bentonit se uporablja kot vezivo peska pri litju (povezuje delce peska v obliko in zagotavlja, da se peščeni kalup ne deformira pri visokih temperaturah). Z dodajanjem CMC je mogoče optimizirati njegovo delovanje:
Izboljšana sposobnost lepljenja: delci natrijevega CMC in bentonita so združeni z vodikovimi vezmi, kar lahko izboljša mokro in suho trdnost peska in zmanjša poškodbe peščene plesni med transportom ali vlivanjem.
Izboljšajte sposobnost plastičnosti: z dodajanjem natrijevega CMC je mogoče zmanjšati krhkost livarskega peska, kar olajša oblikovanje (kot je oblikovanje kompleksnih ulitkov v peščenih kalupih), hkrati pa zmanjša leteči prah med oblikovanjem.
Ravnovesje med počasnim strjevanjem in sposobnostjo zložljivosti: natrijev CMC lahko upočasni hitrost strjevanja peska za oblikovanje in podaljša čas delovanja oblikovanja; in ko se ulitek ohladi, ne vpliva na zložljivost kalupnega peska (enostavno čiščenje peska).
1.3. Izdelki iz mačjega peska (na osnovi-bentonita)
To je tipičen scenarij uporabe za kombinacijo CMC in bentonita:
Okrepite zmogljivost aglomeracije: Naravna aglomeracija bentonitnega mačjega peska je odvisna od adsorpcijske sile med delci, vendar nanjo zlahka vplivata količina vode in velikost delcev. CMC Sodium (CMC LV) ob stiku z vodo tvori viskozen koloid, ki trdno veže delce bentonita v bolj kompaktno in ne-krhko aglomeracijo, kar je še posebej primerno za več-mačja gospodinjstva ali visoko-frekvenčne scenarije uporabe.
Sposobnost zmanjšanja prahu in zaščite pred delci: CMC LV lahko tvori tanek film na površini delcev bentonita, zmanjša izločanje prahu med prevozom in uporabo ter zmanjša draženje dihalnih poti uporabnikov in hišnih ljubljenčkov.
1.4. Varstvo okolja in čiščenje odplak
Zaradi močne adsorpcije se bentonit pogosto uporablja pri čiščenju odpadne vode (kot je adsorpcija ionov težkih kovin in organskih snovi). Dodatek CMC lahko optimizira učinek uporabe:
Pospešite flokulacijo in usedanje nečistoč v odplakah: natrijev CMC kot polimerni flokulant lahko deluje sinergistično z bentonitom, da se suspendirane nečistoče v vodi hitreje zbirajo in usedajo, s čimer se izboljša učinkovitost čiščenja odplak.
Oblikovanje in recikliranje: Mešanje bentonita z natrijevim CMC za izdelavo granuliranega adsorbenta se lahko izogne disperziji in izgubi bentonita v prahu v vodi ter ga je enostavno reciklirati in regenerirati, kar zmanjša stroške obdelave.
2. Splošna načela CMC v bentonitu
Bentonit tvori glinene koloide, ko se sreča z vodo. Kot polimer, topen v vodi, je molekularno verigo CMC mogoče vstaviti med delce gline, kar poveča stabilnost koloida z elektrostatično privlačnostjo in vodikovimi vezmi ter prepreči aglomeracijo ali sedimentacijo delcev.
Medtem lahko CMC zmanjša medfazno napetost med bentonitom ter vodo in trdnimi delci, izboljša njegovo omočljivost in disperzibilnost ter omogoči bolj enakomerno porazdelitev bentonita v različnih sistemih (kot sta blato in pesek za oblikovanje).
Preko premostitvenega učinka med molekulami lahko CMC izboljša trdnost, žilavost in plastičnost materialov na osnovi-bentonita ter uravnovesi nasprotujoče si lastnosti, kot so »vez« in »zrušitev«, »tekanje« in »suspenzija«.
3. Previdnostni ukrepi pri uporabi
Nadzor količine dodajanja: Količina CMC je običajno 0,1%-2% mase bentonita (odvisno od področja). Prekomerna uporaba lahko povzroči nenormalno viskoznost sistema (kot je pretirano gosto vrtalno blato) ali povečane stroške.
Ujemanje modela: Stopnja substitucije (vrednost DS) in stopnja viskoznosti CMC se morata ujemati z vrsto bentonita (na primer visoko-substitucijski CMC ima boljšo odpornost na sol in je primeren za scenarije vrtanja; nizko-viskoznost CMC je primernejša za prilagajanje aglomeracije mačjega peska).
Če povzamemo,Natrijev CMC s svojim sinergijskim učinkom z bentonitom učinkovito nadomešča pomanjkljivosti delovanja bentonita, če se uporablja sam, zaradi česar je njegova uporaba v industriji in civilnih področjih učinkovitejša in stabilnejša. Je ključni dodatek za povečanje dodane vrednosti izdelkov iz bentonita.
