Según estadísticas incompletas, la producción mundial actual de éter de celulosa no iónico ha alcanzado más de 500.000 toneladas, y la hidroxipropilmetilcelulosa representó el 80% a más de 400.000 toneladas, en China en los últimos dos años varias empresas han ampliado la producción a rápidamente ampliar la capacidad ha alcanzado unas 180.000 toneladas, unas 60.000 toneladas para consumo interno. De ellas, más de 550 millones de toneladas se utilizan en la industria y alrededor del 70 por ciento se utilizan como aditivos para la construcción.
Debido a los diferentes usos de los productos, los requisitos del índice de cenizas de los productos también pueden ser diferentes, de modo que la producción se puede organizar de acuerdo con los requisitos de diferentes modelos en el proceso de producción, lo que favorece el efecto del ahorro de energía. reducción del consumo y reducción de emisiones.
1 ceniza de hidroxipropilmetilcelulosa y sus formas existentes
La hidroxipropilmetilcelulosa (HPMC) se denomina ceniza según los estándares de calidad de la industria y sulfato o residuo caliente según la farmacopea, que puede entenderse simplemente como una impureza de sal inorgánica en el producto. El principal proceso de producción del álcali fuerte (hidróxido de sodio) a través de la reacción para el ajuste final del pH a sal neutra y materias primas originalmente inherentes a la suma de sal inorgánica.
Método para la determinación de cenizas totales; Después de carbonizar y quemar una cierta cantidad de muestras en un horno de alta temperatura, las sustancias orgánicas se oxidan y descomponen, escapando en forma de dióxido de carbono, óxidos de nitrógeno y agua, mientras que las sustancias inorgánicas quedan en forma de sulfato, fosfato, carbonato, cloruro y otras sales inorgánicas y óxidos metálicos. Estos residuos son cenizas. La cantidad de ceniza total en la muestra se puede calcular pesando el residuo.
Según el proceso se utilizan diferentes ácidos y se producirán diferentes sales: principalmente cloruro de sodio (generado por la reacción de iones cloruro en clorometano e hidróxido de sodio) además de otros ácidos, la neutralización puede producir acetato de sodio, sulfuro de sodio u oxalato de sodio.
2. Requisitos de cenizas de hidroxipropilmetilcelulosa de grado industrial.
La hidroxipropilmetilcelulosa se utiliza principalmente como espesante, emulsificador, formador de película, coloide protector, retención de agua, adhesión, antienzimático e inerte metabólico y otros usos, se usa ampliamente en muchos campos de la industria, que se pueden dividir aproximadamente en los siguientes aspectos:
(1) Construcción: la función principal es la retención de agua, espesamiento, viscosidad, lubricación, ayuda al flujo para mejorar la maquinabilidad del cemento y yeso, bombeo. Los revestimientos arquitectónicos y los revestimientos de látex se utilizan principalmente como coloide protector, formador de película, agente espesante y auxiliar de suspensión de pigmentos.
(2) Cloruro de polivinilo: se utiliza principalmente como dispersante en la reacción de polimerización del sistema de polimerización en suspensión.
(3) productos químicos diarios: utilizados principalmente como suministros de protección, pueden mejorar la emulsificación, antienzimática, dispersión, adhesión, actividad superficial, formación de película, hidratación, formación de espuma, formación, agente de liberación, suavizante, lubricante y otras propiedades del producto;
(4) Industria farmacéutica: en la industria farmacéutica se utiliza principalmente para la producción de preparaciones, se utiliza como preparación sólida de agente de recubrimiento, material de cápsula hueca, aglutinante, se utiliza para el esqueleto farmacéutico de liberación lenta, formador de película, agente formador de poros, se utiliza como líquido. espesamiento, emulsificación, suspensión, aplicación de matriz de preparación semisólida;
(5) Cerámica: se utiliza como agente formador de aglutinante para palanquillas de la industria cerámica, agente dispersante para el color del esmalte;
(6) fabricación de papel: dispersión, colorante, agente fortalecedor;
(7) Impresión y teñido de textiles: pulpa de tela, color, extensor de color:
(8) Producción agrícola: en agricultura, se puede utilizar para tratar semillas de cultivos, mejorar la tasa de germinación, proteger la humedad y prevenir el moho, mantener la fruta fresca, agente de liberación lenta de fertilizantes y pesticidas químicos, etc.
Según los comentarios de la experiencia de aplicación a largo plazo anterior y el resumen de los estándares de control interno de algunas empresas nacionales y extranjeras, solo se requieren algunos productos de polimerización de cloruro de polivinilo y productos químicos diarios para controlar la sal menos de 0,010, y la farmacopea de varios países requiere controlar la sal a menos de 0,015. Y otros usos del control de sal pueden ser relativamente más amplios, especialmente en productos de construcción, además de la producción de masilla, la sal de pintura tiene ciertos requisitos, el resto puede controlar la sal <0,05 y básicamente cumple con el uso.
3 proceso de hidroxipropilmetilcelulosa y método de eliminación de sal
Los principales métodos de producción de hidroxipropilmetilcelulosa en el país y en el extranjero son los siguientes:
(1) Método de fase líquida (método de suspensión): el polvo fino de celulosa que se va a triturar se dispersa en aproximadamente 10 veces más disolvente orgánico en un reactor vertical u horizontal con fuerte agitación, y luego se añaden lejía cuantitativa y agente eterificante para la reacción. Después de la reacción, el producto se lavó, secó, trituró y tamizó con agua caliente.
(2) Método en fase gaseosa (método gas-sólido): la reacción del polvo de celulosa a punto de triturarse se completa en estado semiseco agregando directamente lejía cuantitativa y agente eterificante y una pequeña cantidad de subproductos de bajo punto de ebullición. en un reactor horizontal con fuerte agitación. No se requieren disolventes orgánicos adicionales para la reacción. Después de la reacción, el producto se lavó, secó, trituró y tamizó con agua caliente.
(3) Método homogéneo (método de disolución): el horizontal se puede agregar directamente después de triturar la celulosa con un reactor de agitación fuerte esparcido en naoh/urea (u otros solventes de celulosa) aproximadamente 5 ~ 8 veces de agua para congelar el solvente en el solvente, luego agregando lejía cuantitativa y agente eterificante en la reacción, después de la reacción con acetona, reacción de precipitación, buen éter de celulosa, luego se lava en agua caliente, se seca, se tritura y se tamiza para obtener el producto terminado. (Aún no está en producción industrial).
El final de la reacción, sin importar el uso de los tipos de métodos mencionados anteriormente que tienen mucha sal, de acuerdo con los diferentes procesos que se pueden producir son: cloruro de sodio y acetato de sodio, sulfuro de sodio, oxalato de sodio, etc., mezcla de sal, necesaria a través de la desalinización, el uso de sal en la solubilidad en agua, generalmente con abundante lavado con agua caliente, ahora los principales equipos y formas de lavado son:
(1) filtro de vacío de correa; Para ello, sorbe la materia prima terminada con agua caliente y luego lava la sal esparciendo la lechada uniformemente sobre una cinta de filtro rociándola con agua caliente y aspirándola debajo.
(2) Centrífuga horizontal: al final de la reacción del material crudo en la suspensión con agua caliente para diluir la sal disuelta en agua caliente y luego mediante la separación por centrifugación se realizará una separación líquido-sólido para eliminar la sal.
(3) con el filtro de presión, al final de la reacción del material crudo en la suspensión con agua caliente, en el filtro de presión, primero con agua soplada con vapor y luego con agua caliente rocíe N veces con agua soplada con vapor para separar y quitar la sal.
Lavado con agua caliente para eliminar las sales disueltas, porque es necesario unir el agua caliente, al lavar, cuanto más, menor es el contenido de cenizas, y viceversa, por lo que sus cenizas están directamente relacionadas con la cantidad de agua caliente, el uso industrial en general. El producto si el control de cenizas es inferior al 1% UTILIZA agua caliente 10 toneladas, si el control es inferior al 5% necesitará aproximadamente 6 toneladas de agua caliente.
Las aguas residuales de éter de celulosa tienen una demanda química de oxígeno (DQO) de más de 60 000 mg/L y un contenido de sal de más de 30 000 mg/L, por lo que es muy costoso tratar dichas aguas residuales, porque es difícil tratarlas directamente. bioquímico con un alto contenido de sal y no se permite diluirlo de acuerdo con los requisitos nacionales actuales de protección ambiental. La solución definitiva es eliminar la sal por destilación. Por lo tanto, una tonelada más de lavado con agua hirviendo generará una tonelada más de aguas residuales. Según la tecnología MUR actual con alta eficiencia energética, el costo total de cada tonelada de agua concentrada de lavado es de aproximadamente 80 yuanes, y el costo principal es el consumo total de energía.
Efecto de la ceniza 4 sobre la tasa de retención de agua de la hidroxipropilmetilcelulosa industrial
HPMC desempeña principalmente tres funciones en la retención de agua, el espesamiento y la conveniencia de la construcción en materiales de construcción.
Retención de agua: para aumentar el tiempo de apertura del material de retención de agua, para favorecer su función de hidratación al máximo.
Espesamiento: la celulosa se puede espesar para desempeñar una suspensión, de modo que la solución mantenga uniforme hacia arriba y hacia abajo el mismo papel, resistencia al flujo colgante.
Construcción: Lubricación con celulosa, puede tener una buena construcción. HPMC no participa en la reacción química, solo juega un papel auxiliar. Uno de los más importantes es la retención de agua, la retención de agua del mortero afecta la homogeneización del mortero, y luego afecta las propiedades mecánicas y durabilidad del mortero endurecido. El mortero de mampostería y el mortero de yeso son dos partes importantes de los materiales de mortero, y el campo de aplicación importante del mortero de mampostería y el mortero de yeso es la estructura de mampostería. Como un bloque en la aplicación en el proceso de los productos está en estado seco, para reducir el bloque seco de la fuerte absorción de agua del mortero, la construcción adopta el bloque antes de la humectación previa, para bloquear cierto contenido de humedad y mantener la humedad en el mortero. Para bloquear la absorción excesiva del material, se puede mantener la hidratación normal del material gelificante interno, como el mortero de cemento. Sin embargo, factores como la diferencia del tipo de bloque y el grado de humectación previa del sitio afectarán la tasa de pérdida de agua y la pérdida de agua del mortero, lo que traerá peligros ocultos para la calidad general de la estructura de mampostería. El mortero con excelente retención de agua puede eliminar la influencia de los materiales del bloque y los factores humanos y garantizar la homogeneidad del mortero.
El efecto de la retención de agua sobre el rendimiento de endurecimiento del mortero se refleja principalmente en el efecto sobre el área de interfaz entre el mortero y el bloque. Con la rápida pérdida de agua del mortero con poca retención de agua, el contenido de agua del mortero en la parte de la interfaz es obviamente insuficiente y el cemento no puede hidratarse completamente, lo que afecta el desarrollo normal de la resistencia. La fuerza de adhesión de los materiales a base de cemento se produce principalmente por el anclaje de los productos de hidratación del cemento. La hidratación insuficiente del cemento en el área de la interfaz reduce la fuerza de unión de la interfaz y aumentan las abombaciones huecas y el agrietamiento del mortero.
Por lo tanto, se elige el más sensible al requisito de retención de agua construyendo tres lotes de la marca K de diferente viscosidad, a través de diferentes formas de lavado para que aparezca el mismo contenido de cenizas esperado del lote número dos, y luego de acuerdo con el método de prueba de retención de agua común actual (método de papel de filtro). ) en el mismo número de lote, diferente contenido de cenizas de la retención de agua de tres grupos de muestras, las específicas de la siguiente manera:
4.1 Método experimental para detectar la tasa de retención de agua (método del papel de filtro)
4.1.1 Aplicación de instrumentos y equipos.
Mezclador de lechada de cemento, cilindro medidor, balanza, cronómetro, recipiente de acero inoxidable, cuchara, matriz anular de acero inoxidable (diámetro interior φ100 mm × diámetro exterior φ110 mm × alto 25 mm, papel de filtro rápido, papel de filtro lento, placa de vidrio.
4.1.2 Materiales y reactivos
CEMENTO Portland Ordinario (425#), ARENA ESTÁNDAR (ARENA SIN LODO LAVADA CON AGUA), MUESTRA DE PRODUCTO (HPMC), AGUA LIMPIA PARA EL EXPERIMENTO (AGUA DEL GRIFO, AGUA MINERAL).
4.1.3 Condiciones de análisis experimental
Temperatura de laboratorio: 23±2 ℃; Humedad relativa: ≥ 50%; La temperatura del agua del laboratorio es la misma que la temperatura ambiente de 23 ℃.
4.1.4 Métodos experimentales
Coloque la placa de vidrio en la plataforma de operación, coloque el papel de filtro crónico pesado (peso: M1) sobre ella, luego coloque un trozo de papel de filtro rápido sobre el papel de filtro lento y luego coloque un molde de anillo de metal sobre el papel de filtro rápido ( el molde anular no deberá exceder el papel de filtro rápido circular).
Pesar con precisión cemento (425#) 90 g; Arena estándar 210 g; Producto (muestra) 0,125g; Vierta en un recipiente de acero inoxidable y mezcle bien (mezcla seca).
Use una mezcladora de cemento (la olla para mezclar y las hojas están limpias y secas, limpie y seque completamente después de cada experimento, reserve). Utilice una probeta para medir 72 ml de agua limpia (23 ℃), primero vierta en el recipiente para agitar y luego vierta el material preparado, infiltre durante 30 s; Al mismo tiempo, levante la olla a la posición de mezcla, encienda la batidora y revuelva a baja velocidad (es decir, agitación lenta) durante 60 s; Deténgase durante 15 segundos y raspe la lechada de la pared y métala en la olla; Continúe batiendo rápidamente durante 120 s hasta detenerse. Verter (cargar) todo el mortero mezclado en el molde de aros de acero inoxidable rápidamente, y cronometrar desde el momento en que el mortero toca el papel de filtro rápido (presionar el cronómetro). Después de 2 minutos, se dio la vuelta al molde anular y se sacó el papel de filtro crónico y se pesó (peso: M2). Realice un experimento en blanco según el método anterior (el peso del papel de filtro crónico antes y después de pesar es M3, M4)
El método de cálculo es el siguiente:
(1)
Donde, M1 — el peso del papel de filtro crónico antes del experimento de muestra; M2 — peso del papel de filtro crónico después del experimento de muestra; M3 — peso del papel de filtro crónico antes del experimento en blanco; M4: peso del papel de filtro crónico después del experimento en blanco.
4.1.5 Precauciones
(1) la temperatura del agua limpia debe ser de 23 ℃ y el pesaje debe ser preciso;
(2) después de revolver, retire la olla para revolver y revuelva uniformemente con una cuchara;
(3) el molde debe instalarse rápidamente y el mortero quedará apisonado y sólido durante la instalación;
(4) Asegúrese de cronometrar el momento en que el mortero toca el papel de filtro rápido y no vierta el mortero sobre el papel de filtro externo.
4.2 la muestra
Se seleccionaron tres números de lote con diferentes viscosidades de la misma marca K como: 201302028 viscosidad 75 000 mPa·s, 20130233 viscosidad 150 000 mPa·s, 20130236 viscosidad 200 000 mPa·s mediante diferentes lavados para obtener el mismo número de lote de dos diferentes ceniza (ver Tabla 3.1). Controle estrictamente la humedad y el pH del mismo lote de muestras tanto como sea posible y luego realice la prueba de tasa de retención de agua de acuerdo con el método anterior (método del papel de filtro).
4.3 Resultados experimentales
Los resultados del análisis de índice de los tres lotes de muestras se muestran en la Tabla 1, los resultados de las pruebas de tasas de retención de agua de diferentes viscosidades se muestran en la Figura 1 y los resultados de las pruebas de tasas de retención de agua de diferentes cenizas y pH se muestran en la Figura 2 .
(1) Los resultados del análisis de índice de los tres lotes de muestras se muestran en la Tabla 1.
Tabla 1 Resultados del análisis de tres lotes de muestras.
proyecto
Lote no.
Ceniza %
pH
Viscosidad/mPa, s
Agua / %
Retención de agua
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) Los resultados de la prueba de retención de agua de los tres lotes de muestras con diferentes viscosidades se muestran en la Figura 1.
HIGO. 1 Resultados de la prueba de retención de agua de tres lotes de muestras con diferentes viscosidades
(3) En la Figura 2 se muestran los resultados de la detección de la tasa de retención de agua de tres lotes de muestras con diferente contenido de cenizas y pH.
HIGO. 2 Resultados de la detección de la tasa de retención de agua de tres lotes de muestras con diferente contenido de cenizas y pH
A través de los resultados experimentales anteriores, la influencia de la tasa de retención de agua proviene principalmente de la viscosidad; una viscosidad alta en relación con su alta tasa de retención de agua será pobre, por el contrario. La fluctuación del contenido de cenizas en el rango de 1%~5% casi no afecta su tasa de retención de agua, por lo que no afectará su rendimiento de retención de agua.
5 conclusión
Para que la norma sea más aplicable a la realidad y se ajuste a la tendencia cada vez más severa de conservación de energía y protección ambiental, se sugiere que:
El estándar industrial de hidroxipropilmetilcelulosa industrial está formulado en el control de cenizas por grados, tales como: cenizas de control nivel 1 < 0,010, cenizas de control nivel 2 < 0,050. De esta manera, el productor puede optar por permitir que el usuario también tenga más opciones. Al mismo tiempo, el precio se puede fijar basándose en el principio de alta calidad y precio elevado para evitar la confusión del mercado. Lo más importante es que el ahorro de energía y la protección del medio ambiente hacen que la elaboración de productos sea más amigable y armoniosa con el medio ambiente.
Hora de publicación: 09-sep-2022