تأثير مؤشر محتوى الرماد للهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الصناعي على التطبيق

وفقًا لإحصائيات غير كاملة، وصل الإنتاج العالمي الحالي من إيثر السليلوز غير الأيوني إلى أكثر من 500000 طن، ويمثل هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز 80٪ إلى أكثر من 400000 طن، وفي الصين في العامين الأخيرين قام عدد من الشركات بتوسيع الإنتاج بسرعة. وقد وصلت الطاقة التوسعية إلى حوالي 180 ألف طن، منها حوالي 60 ألف طن للاستهلاك المحلي، منها أكثر من 550 مليون طن تستخدم في الصناعة ونحو 70 في المائة تستخدم كمواد مضافة للبناء.

بسبب الاستخدامات المختلفة للمنتجات، يمكن أن تكون متطلبات مؤشر الرماد للمنتجات مختلفة أيضًا، بحيث يمكن تنظيم الإنتاج وفقًا لمتطلبات النماذج المختلفة في عملية الإنتاج، مما يفضي إلى تأثير توفير الطاقة، خفض الاستهلاك وخفض الانبعاثات.

1ـ رماد هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز وأشكاله الموجودة
يُطلق على هيدروكسي بروبيل ميثيل سلولوز (HPMC) اسم الرماد وفقًا لمعايير الجودة الصناعية ويطلق على الكبريتات أو البقايا الساخنة حسب دستور الأدوية، والتي يمكن فهمها ببساطة على أنها شوائب ملح غير عضوية في المنتج. وتتم عملية الإنتاج الرئيسية بواسطة القلويات القوية (هيدروكسيد الصوديوم) من خلال تفاعل التعديل النهائي للأس الهيدروجيني مع الملح المتعادل والمواد الخام المتأصلة أصلاً في مجموع الملح غير العضوي.
طريقة تحديد الرماد الكلي. وبعد تفحيم كمية معينة من العينات وحرقها في فرن ذو درجة حرارة عالية، تتأكسد المواد العضوية وتتحلل، وتخرج على شكل ثاني أكسيد الكربون وأكاسيد النيتروجين وماء، بينما تبقى المواد غير العضوية على شكل كبريتات وفوسفات، الكربونات والكلوريد والأملاح غير العضوية الأخرى وأكاسيد المعادن. هذه البقايا هي رماد. يمكن حساب كمية الرماد الإجمالي في العينة عن طريق وزن البقايا.
وفقًا للعملية، يتم استخدام أحماض مختلفة وستنتج أملاحًا مختلفة: بشكل رئيسي كلوريد الصوديوم (الناتج عن تفاعل أيونات الكلوريد في الكلوروميثان وهيدروكسيد الصوديوم) بالإضافة إلى تحييد الأحماض الأخرى يمكن أن ينتج خلات الصوديوم أو كبريتيد الصوديوم أو أكسالات الصوديوم.
2. متطلبات الرماد من هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الصناعي
يستخدم هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز بشكل أساسي في عمليات التثخين، والاستحلاب، وتشكيل الأفلام، والغروانية الواقية، واحتباس الماء، والالتصاق، ومضاد الإنزيمات والخمول الأيضي وغيرها من الاستخدامات، ويستخدم على نطاق واسع في العديد من مجالات الصناعة، والتي يمكن تقسيمها تقريبًا إلى ما يلي: وجوه:
(1) البناء: الدور الرئيسي هو احتباس الماء، والسماكة، واللزوجة، والتشحيم، والمساعدة على التدفق لتحسين قابلية تصنيع الأسمنت والجبس، والضخ. يتم استخدام الطلاءات المعمارية، وطلاءات اللاتكس بشكل أساسي كغروانية واقية، وتشكيل الفيلم، وعامل سماكة ومساعد تعليق الصباغ.
(2) كلوريد البولي فينيل: يستخدم بشكل أساسي كمشتت في تفاعل البلمرة لنظام بلمرة التعليق.
(3) المواد الكيميائية اليومية: تستخدم بشكل أساسي كمواد وقائية، يمكنها تحسين استحلاب المنتج، ومضاد الإنزيم، والتشتت، والالتصاق، والنشاط السطحي، وتشكيل الفيلم، والترطيب، والرغوة، والتشكيل، وعامل الإطلاق، والمنقي، ومواد التشحيم وغيرها من الخصائص؛
(4) صناعة المستحضرات الصيدلانية: في صناعة المستحضرات الصيدلانية تستخدم بشكل رئيسي لإنتاج التحضير، وتستخدم كتحضير صلب لعامل الطلاء، ومواد الكبسولة المجوفة، والموثق، وتستخدم للهيكل الصيدلاني البطيء الإطلاق، وتشكيل الفيلم، وعامل تشكيل المسام، وتستخدم كسائل، تحضير شبه صلب، سماكة، استحلاب، تعليق، تطبيق مصفوفة؛
(5) السيراميك: يستخدم كعامل تشكيل رابط لقضبان صناعة السيراميك، وعامل تشتيت للون الزجاجي؛
(6) صناعة الورق: التشتت، التلوين، عامل التقوية؛
(7) طباعة المنسوجات والصباغة: لب القماش، اللون، موسع اللون:
(8) الإنتاج الزراعي: في الزراعة، يمكن استخدامه لمعالجة بذور المحاصيل، وتحسين معدل الإنبات، وحماية الرطوبة ومنع العفن الفطري، والحفاظ على الفاكهة طازجة، وعامل إطلاق بطيء للأسمدة الكيماوية والمبيدات الحشرية، إلخ.
وفقًا لتعليقات تجربة التطبيق طويلة المدى المذكورة أعلاه وملخص معايير الرقابة الداخلية لبعض الشركات الأجنبية والمحلية، فإن بعض منتجات بلمرة كلوريد البوليفينيل والمواد الكيميائية اليومية مطلوبة فقط للتحكم في الملح أقل من 0.010، ودستور الأدوية من مختلف البلدان يتطلب السيطرة على الملح أقل من 0.015. والاستخدامات الأخرى للتحكم في الملح يمكن أن تكون أوسع نسبيًا، وخاصة منتجات البناء بالإضافة إلى إنتاج المعجون، وملح الطلاء له متطلبات معينة، والباقي يمكن التحكم في الملح <0.05 يمكن أن يلبي الاستخدام بشكل أساسي.
3 عملية هيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز وطريقة إزالة الأملاح
طرق الإنتاج الرئيسية لهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز في الداخل والخارج هي كما يلي:
(1) طريقة الطور السائل (طريقة الملاط): يتم تشتيت مسحوق السليلوز الناعم المراد سحقه في حوالي 10 مرات من المذيبات العضوية في مفاعل رأسي أو أفقي مع تقليب قوي، ثم تتم إضافة الغسول الكمي وعامل الإثير للتفاعل. بعد التفاعل، يتم غسل المنتج وتجفيفه وسحقه وغربلته بالماء الساخن.
(2) طريقة الطور الغازي (طريقة الغاز الصلب): يكتمل تفاعل مسحوق السليلوز الذي سيتم سحقه في الحالة شبه الجافة عن طريق الإضافة المباشرة للغسول الكمي وعامل الإثر وكمية صغيرة من المنتجات الثانوية ذات درجة الغليان المنخفضة في مفاعل أفقي مع تحريض قوي. ليست هناك حاجة إلى مذيبات عضوية إضافية للتفاعل. بعد التفاعل، يتم غسل المنتج وتجفيفه وسحقه وغربلته بالماء الساخن.
(3) الطريقة المتجانسة (طريقة الذوبان): يمكن إضافة الأفقي مباشرة بعد سحق السليلوز بمفاعل تحريك قوي منثور في هيدروكسيد الصوديوم / اليوريا (أو مذيبات السليلوز الأخرى) حوالي 5 ~ 8 مرات من مذيب تجميد الماء في المذيب، ثم إضافة الغسول الكمي وعامل الإثر عند التفاعل، بعد التفاعل مع تفاعل ترسيب الأسيتون مع إيثر السليلوز الجيد، ثم يتم غسله بالماء الساخن، وتجفيفه، وسحقه، وغربلته للحصول على المنتج النهائي. (لم يدخل بعد في الإنتاج الصناعي).
نهاية التفاعل بغض النظر عن استخدام أنواع الطرق المذكورة أعلاه التي تحتوي على الكثير من الملح، وفقًا للعملية المختلفة التي يمكن أن تنتج هي: كلوريد الصوديوم وخلات الصوديوم، وكبريتيد الصوديوم، وأكسالات الصوديوم، وما إلى ذلك، مزيج الملح، الذي تحتاجه من خلال تحلية المياه، استخدام الملح في الذوبان في الماء، بشكل عام مع الكثير من الغسيل بالماء الساخن، الآن المعدات الرئيسية وطريقة الغسيل هي:
(1) مرشح فراغ الحزام؛ ويتم ذلك عن طريق رش المادة الخام النهائية بالماء الساخن ثم غسل الملح عن طريق توزيع الملاط بالتساوي على حزام الفلتر عن طريق رش الماء الساخن عليه وتنظيفه بالمكنسة الكهربائية في الأسفل.
(2) جهاز طرد مركزي أفقي: بنهاية تفاعل المادة الخام في الملاط بالماء الساخن لتخفيف الملح المذاب في الماء الساخن ومن ثم من خلال فصل الطرد المركزي سيتم فصل السائل والصلب لإزالة الملح.
(3) مع مرشح الضغط، بنهاية تفاعل المادة الخام في الملاط بالماء الساخن، يتم إدخالها إلى مرشح الضغط، أولاً بالماء المنفوخ بالبخار ثم برش الماء الساخن N مرات مع الماء المنفوخ بالبخار إلى فصل وإزالة الملح.
الغسيل بالماء الساخن لإزالة الأملاح الذائبة، لأن الماء الساخن يحتاج إلى ضم الغسيل، وكلما زاد محتوى الرماد، والعكس صحيح، لذلك يرتبط رماده ارتباطاً مباشراً بكمية الماء الساخن، الصناعية العامة المنتج إذا كان التحكم في الرماد أقل من 1% يستخدم الماء الساخن 10 طن، وإذا كان التحكم أقل من 5% فسوف يحتاج إلى حوالي 6 طن من الماء الساخن.
تحتوي مياه الصرف الصحي من إيثر السليلوز على طلب كيميائي للأكسجين (COD) يزيد عن 60000 ملغم / لتر ومحتوى ملح يزيد عن 30000 ملغم / لتر، لذا فإن معالجة مياه الصرف هذه مكلفة للغاية، لأنه من الصعب معالجتها بشكل مباشر. الكيمياء الحيوية مثل هذا الملح العالي، ولا يسمح بتخفيفه وفقًا لمتطلبات حماية البيئة الوطنية الحالية. الحل النهائي هو إزالة الملح عن طريق التقطير. لذلك، فإن طنًا واحدًا إضافيًا من الغسيل بالماء المغلي سيولد طنًا إضافيًا من مياه الصرف الصحي. وفقًا لتقنية MUR الحالية ذات كفاءة الطاقة العالية، تبلغ التكلفة الشاملة لكل طن من مياه الغسيل المركزة حوالي 80 يوانًا، والتكلفة الرئيسية هي استهلاك الطاقة الشامل.
تأثير 4 رماد على معدل احتباس الماء للهيدروكسي بروبيل ميثيل السليلوز الصناعي
تلعب HPMC بشكل أساسي ثلاثة أدوار في احتباس الماء والسماكة وسهولة البناء في مواد البناء.
احتباس الماء: لزيادة وقت فتح مادة احتباس الماء، لمساعدة وظيفة الترطيب بشكل كامل.
سماكة: السليلوز يمكن أن تكون سميكة للعب تعليق، بحيث الحل للحفاظ على موحدة صعودا وهبوطا على نفس الدور، ومقاومة التدفق شنقا.
البناء: تشحيم السليلوز، يمكن أن يكون له بناء جيد. لا يشارك HPMC في كيفية التفاعل الكيميائي، بل يلعب دورًا مساعدًا فقط. ومن أهمها احتباس الماء، فإن احتباس الماء في الملاط يؤثر على تجانس الملاط، ومن ثم يؤثر على الخواص الميكانيكية ومتانة الملاط المتصلب. يعتبر ملاط ​​البناء وملاط الجبس جزأين مهمين من مواد الملاط، ومجال التطبيق المهم لملاط البناء وملاط الجبس هو هيكل البناء. نظرًا لأن الكتلة في التطبيق أثناء عملية المنتجات تكون في الحالة الجافة، من أجل تقليل الكتلة الجافة لامتصاص الماء القوي للملاط، يعتمد البناء الكتلة قبل الترطيب المسبق، لمنع محتوى رطوبة معين، والحفاظ على الرطوبة في الملاط لمنع الامتصاص المفرط للمواد، يمكن الحفاظ على المواد التبلورية الداخلية للترطيب الطبيعي مثل ملاط ​​الأسمنت. ومع ذلك، فإن عوامل مثل اختلاف نوع الكتلة ودرجة التبليل المسبق للموقع ستؤثر على معدل فقدان الماء وفقدان الماء للملاط، مما سيؤدي إلى مخاطر خفية على الجودة الشاملة لهيكل البناء. يمكن للملاط الذي يتمتع باحتفاظ ممتاز بالماء أن يزيل تأثير مواد البلوك والعوامل البشرية، ويضمن تجانس الملاط.
ينعكس تأثير احتباس الماء على أداء تصلب الملاط بشكل أساسي في التأثير على منطقة الواجهة بين الملاط والبلوك. مع فقدان الماء السريع للملاط مع ضعف احتباس الماء، من الواضح أن محتوى الماء للملاط في جزء الواجهة غير كافٍ، ولا يمكن ترطيب الأسمنت بالكامل، مما يؤثر على التطور الطبيعي للقوة. يتم إنتاج قوة الرابطة للمواد القائمة على الأسمنت بشكل أساسي عن طريق تثبيت منتجات ترطيب الأسمنت. إن ترطيب الأسمنت غير الكافي في منطقة الواجهة يقلل من قوة رابطة الواجهة، ويزداد انتفاخ وتكسير الملاط المجوف.
ولذلك، اختيار الأكثر حساسية لمتطلبات الاحتفاظ بالمياه بناء العلامة التجارية K ثلاث دفعات من اللزوجة المختلفة، من خلال طرق مختلفة للغسيل لتظهر نفس الدفعة رقم اثنين من محتوى الرماد المتوقع، ومن ثم وفقا لطريقة اختبار احتباس الماء الشائعة الحالية (طريقة ورق الترشيح ) على نفس رقم الدفعة محتوى رماد مختلف من احتباس الماء لثلاث مجموعات من العينات المحددة على النحو التالي:
4.1 الطريقة التجريبية للكشف عن معدل احتباس الماء (طريقة ورق الترشيح)
4.1.1 تطبيق الأدوات والمعدات
خلاط ملاط ​​الأسمنت، أسطوانة قياس، ميزان، ساعة توقيت، حاوية من الفولاذ المقاوم للصدأ، ملعقة، قالب حلقي من الفولاذ المقاوم للصدأ (القطر الداخلي φ100 مم × القطر الخارجي φ110 مم × الارتفاع 25 مم، ورق ترشيح سريع، ورق ترشيح بطيء، لوح زجاجي.
4.1.2 المواد والكواشف
أسمنت بورتلاند عادي (#425)، رمل قياسي (رمل بدون طين مغسول بالماء)، عينة من المنتج (HPMC)، مياه نظيفة للتجربة (ماء الصنبور، مياه معدنية).
4.1.3 شروط التحليل التجريبي
درجة حرارة المختبر: 23±2 درجة مئوية؛ الرطوبة النسبية: ≥ 50%؛ درجة حرارة الماء في المختبر هي نفس درجة حرارة الغرفة 23 درجة مئوية.
4.1.4 الطرق التجريبية
ضع اللوحة الزجاجية على منصة التشغيل، ثم ضع ورق الترشيح المزمن الموزون (الوزن: M1) عليها، ثم ضع قطعة من ورق الترشيح السريع على ورق الترشيح البطيء، ثم ضع قالبًا حلقيًا معدنيًا على ورق الترشيح السريع ( يجب ألا يتجاوز القالب الدائري ورق الترشيح السريع الدائري).
يزن بدقة (425#) أسمنت 90 جم؛ رمل قياسي 210 جم؛ المنتج (عينة) 0.125 جرام؛ تصب في وعاء من الفولاذ المقاوم للصدأ وتخلط جيداً (المزيج الجاف).
استخدام خلاط الأسمنت (وعاء الخلط والأوراق نظيفة وجافة، نظيفة وجافة تماما بعد كل تجربة، وتوضع جانبا). استخدم أسطوانة قياس لقياس 72 مل من الماء النظيف (23 درجة مئوية)، ثم اسكبها أولاً في وعاء التحريك، ثم اسكب المادة المحضرة، وتسلل لمدة 30 ثانية؛ في نفس الوقت، ارفع الوعاء إلى وضع الخلط، وابدأ تشغيل الخلاط، وحركه بسرعة منخفضة (أي التحريك البطيء) لمدة 60 ثانية؛ توقف لمدة 15 ثانية ثم اكشط الملاط على الحائط ثم ضع الشفرة في الوعاء؛ استمر في الخفق بسرعة لمدة 120 ثانية للتوقف. قم بصب (تحميل) كل الملاط المختلط في القالب الدائري المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ بسرعة، والوقت من لحظة ملامسة الملاط لورق الترشيح السريع (اضغط على ساعة الإيقاف). بعد دقيقتين، تم قلب القالب الدائري وتم إخراج ورق الترشيح المزمن ووزنه (الوزن: M2). قم بإجراء تجربة فارغة وفقًا للطريقة المذكورة أعلاه (وزن ورق الترشيح المزمن قبل وبعد الوزن هو M3، M4)
طريقة الحساب هي كما يلي:
(1)
حيث M1 – وزن ورقة الترشيح المزمنة قبل تجربة العينة؛ M2 — وزن ورق الترشيح المزمن بعد تجربة العينة؛ M3 — وزن ورق الترشيح المزمن قبل التجربة الفارغة؛ M4 — وزن ورق الترشيح المزمن بعد التجربة الفارغة.
4.1.5 الاحتياطات
(1) يجب أن تكون درجة حرارة الماء النظيف 23 درجة مئوية، ويجب أن يكون الوزن دقيقًا؛
(2) بعد التحريك، قم بإزالة وعاء التحريك وحركه بالتساوي باستخدام ملعقة؛
(3) يجب تثبيت القالب بسرعة، وسيتم دك الملاط بشكل مسطح وصلب أثناء التثبيت؛
(4) تأكد من توقيت لحظة ملامسة الملاط لورق الترشيح السريع، ولا تصب الملاط على ورق الترشيح الخارجي.
4.2 العينة
تم اختيار ثلاثة أرقام دفعات ذات لزوجات مختلفة لنفس العلامة التجارية K على النحو التالي: 201302028 لزوجة 75000 مللي باسكال، 20130233 لزوجة 150000 مللي باسكال، 20130236 لزوجة 200000 مللي باسكال من خلال عمليات غسيل مختلفة للحصول على نفس رقم الدفعة من رقمين مختلفين الرماد (انظر الجدول 3.1). قم بالتحكم الصارم في الرطوبة ودرجة الحموضة لنفس دفعة العينات قدر الإمكان، ثم قم بإجراء اختبار معدل احتباس الماء وفقًا للطريقة المذكورة أعلاه (طريقة ورق الترشيح).
4.3 النتائج التجريبية
تظهر نتائج تحليل المؤشر للدفعات الثلاث من العينات في الجدول 1، وتظهر نتائج اختبار معدلات احتباس الماء ذات اللزوجة المختلفة في الشكل 1، وتظهر نتائج اختبار معدلات احتباس الماء ذات الرماد ودرجة الحموضة المختلفة في الشكل 2 .
(1) تظهر نتائج تحليل المؤشر للدفعات الثلاث من العينات في الجدول 1
الجدول بالحجم الكامل: نتائج تحليل ثلاث دفعات من العينات
مشروع
رقم الدفعة.
نسبة الرماد
pH
اللزوجة / ميغاباسكال، ق
ماء / ٪
احتباس الماء
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) تظهر نتائج اختبار احتباس الماء للدفعات الثلاث من العينات ذات اللزوجة المختلفة في الشكل 1.

تين. 1 نتائج اختبار احتباس الماء لثلاث دفعات من العينات ذات اللزوجة المختلفة
(3) تظهر نتائج الكشف عن معدل احتباس الماء لثلاث دفعات من العينات ذات محتوى الرماد ودرجة الحموضة المختلفة في الشكل 2.

تين. 2 نتائج الكشف عن معدل احتباس الماء لثلاث دفعات من العينات ذات محتوى رماد مختلف ودرجة الحموضة
من خلال النتائج التجريبية المذكورة أعلاه، فإن تأثير معدل احتباس الماء يأتي بشكل رئيسي من اللزوجة، اللزوجة العالية مقارنة بمعدل احتباس الماء المرتفع ستكون ضعيفة على العكس من ذلك. إن تقلب محتوى الرماد في نطاق 1%~5% تقريبًا لا يؤثر على معدل احتباس الماء، لذلك لن يؤثر على أداء احتباس الماء.
5 الاستنتاج
ومن أجل جعل المعيار أكثر قابلية للتطبيق على الواقع ويتوافق مع الاتجاه المتزايد الشدة للحفاظ على الطاقة وحماية البيئة، يقترح ما يلي:
يتم صياغة المعيار الصناعي لسليلوز الهيدروكسي بروبيل ميثيل الصناعي في التحكم في الرماد حسب الدرجات، مثل: رماد التحكم من المستوى 1 <0.010، رماد التحكم من المستوى 2 <0.050. بهذه الطريقة، يمكن للمنتج أن يختار السماح للمستخدم أيضًا بالحصول على المزيد من الخيارات. وفي الوقت نفسه، يمكن تحديد السعر على أساس مبدأ الجودة العالية والسعر المرتفع لمنع إرباك السوق. الشيء الأكثر أهمية هو أن الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة يجعل إنتاج المنتجات أكثر صداقة وانسجاما مع البيئة.