Selon des statistiques incomplètes, la production mondiale actuelle d'éther de cellulose non ionique a atteint plus de 500 000 tonnes, et l'hydroxypropylméthylcellulose représentait 80 % à plus de 400 000 tonnes. l'augmentation de la capacité a atteint environ 180 000 tonnes, dont environ 60 000 tonnes pour la consommation intérieure. Sur ce total, plus de 550 millions de tonnes sont utilisées dans l'industrie et environ 70 pour cent sont utilisées comme additifs de construction.
En raison des différentes utilisations des produits, les exigences en matière d'indice de cendres des produits peuvent également être différentes, de sorte que la production puisse être organisée selon les exigences des différents modèles dans le processus de production, ce qui favorise l'effet d'économie d'énergie, réduction de la consommation et réduction des émissions.
1 cendre d'hydroxypropylméthylcellulose et ses formes existantes
L'hydroxypropylméthylcellulose (HPMC) est appelée cendre par les normes de qualité de l'industrie et sulfate ou résidu chaud par la pharmacopée, qui peut être simplement comprise comme une impureté de sel inorganique dans le produit. Le principal processus de production par l'alcali fort (hydroxyde de sodium) à travers la réaction jusqu'à l'ajustement final du pH au sel neutre et aux matières premières initialement inhérentes à la somme de sel inorganique.
Méthode de détermination des cendres totales ; Après qu'une certaine quantité d'échantillons ait été carbonisée et brûlée dans un four à haute température, les substances organiques sont oxydées et décomposées, s'échappant sous forme de dioxyde de carbone, d'oxydes d'azote et d'eau, tandis que les substances inorganiques restent sous forme de sulfate, de phosphate, carbonate, chlorure et autres sels inorganiques et oxydes métalliques. Ces résidus sont des cendres. La quantité totale de cendres dans l’échantillon peut être calculée en pesant les résidus.
Selon le processus utilisant différents acides, il produira différents sels : principalement du chlorure de sodium (généré par la réaction des ions chlorure dans le chlorométhane et l'hydroxyde de sodium) ainsi que d'autres acides, la neutralisation peut produire de l'acétate de sodium, du sulfure de sodium ou de l'oxalate de sodium.
2. Exigences en matière de cendres d'hydroxypropylméthylcellulose de qualité industrielle
L'hydroxypropylméthylcellulose est principalement utilisée comme épaississant, émulsification, filmogène, colloïde protecteur, rétention d'eau, adhésion, anti-enzyme et inerte métabolique et autres utilisations, elle est largement utilisée dans de nombreux domaines industriels, qui peuvent être grossièrement divisés en ce qui suit aspects :
(1) Construction : le rôle principal est la rétention d’eau, l’épaississement, la viscosité, la lubrification, l’aide à l’écoulement pour améliorer l’usinabilité du ciment et du gypse, le pompage. Les revêtements architecturaux, les revêtements en latex sont principalement utilisés comme colloïde protecteur, filmogène, agent épaississant et aide à la suspension des pigments.
(2) Chlorure de polyvinyle : principalement utilisé comme dispersant dans la réaction de polymérisation du système de polymérisation en suspension.
(3) produits chimiques quotidiens : principalement utilisés comme fournitures de protection, ils peuvent améliorer l'émulsification du produit, l'anti-enzyme, la dispersion, l'adhérence, l'activité de surface, la formation de film, l'hydratation, le moussage, la formation, l'agent de démoulage, l'adoucissant, le lubrifiant et d'autres propriétés ;
(4) Industrie pharmaceutique : dans l'industrie pharmaceutique, il est principalement utilisé pour la production de préparations, utilisé comme préparation solide d'agent d'enrobage, de matériau de capsule creuse, de liant, utilisé pour le squelette pharmaceutique à libération lente, filmogène, agent porogène, utilisé comme liquide, préparation semi-solide épaississement, émulsification, suspension, application matricielle ;
(5) Céramique : utilisée comme agent formant liant pour les billettes de l'industrie céramique, agent dispersant pour la couleur de la glaçure ;
(6) fabrication du papier : dispersion, colorant, agent de renforcement ;
(7) Impression et teinture textiles : pâte de tissu, couleur, prolongateur de couleur :
(8) Production agricole : en agriculture, il peut être utilisé pour traiter les semences des cultures, améliorer le taux de germination, protéger l'humidité et prévenir la moisissure, conserver la fraîcheur des fruits, agent à libération lente d'engrais chimiques et de pesticides, etc.
Selon les retours d'expérience d'application à long terme ci-dessus et le résumé des normes de contrôle interne de certaines entreprises étrangères et nationales, seuls certains produits de polymérisation du chlorure de polyvinyle et produits chimiques quotidiens sont nécessaires pour contrôler le sel à moins de 0,010, et la pharmacopée de divers pays exige de contrôler le sel inférieur à 0,015. Et d'autres utilisations du contrôle du sel peuvent être relativement plus larges, en particulier les produits de construction en plus de la production de mastic, le sel de peinture a certaines exigences, le reste peut contrôler le sel < 0,05 peut essentiellement répondre à l'utilisation.
3 Procédé d'hydroxypropylméthylcellulose et méthode d'élimination du sel
Les principales méthodes de production d’hydroxypropylméthylcellulose au pays et à l’étranger sont les suivantes :
(1) Méthode en phase liquide (méthode en suspension) : la poudre fine de cellulose à broyer est dispersée dans environ 10 fois de solvant organique dans un réacteur vertical ou horizontal avec une forte agitation, puis une lessive quantitative et un agent éthérifiant sont ajoutés pour la réaction. Après la réaction, le produit a été lavé, séché, broyé et tamisé avec de l'eau chaude.
(2) Méthode en phase gazeuse (méthode gaz-solide) : La réaction de la poudre de cellulose sur le point d'être broyée est complétée à l'état semi-sec en ajoutant directement une lessive quantitative et un agent éthérifiant et une petite quantité de sous-produits à faible point d'ébullition dans un réacteur horizontal sous forte agitation. Aucun solvant organique supplémentaire n’est requis pour la réaction. Après la réaction, le produit a été lavé, séché, broyé et tamisé avec de l'eau chaude.
(3) Méthode homogène (méthode de dissolution) : L'horizontale peut être ajoutée directement après le broyage de la cellulose avec un réacteur à forte agitation dispersée dans du naoh/urée (ou d'autres solvants de la cellulose) environ 5 à 8 fois de l'eau gelant le solvant dans le solvant, puis en ajoutant une lessive quantitative et un agent éthérifiant lors de la réaction, après la réaction avec la réaction de précipitation à l'acétone, un bon éther de cellulose, il est ensuite lavé à l'eau chaude, séché, broyé et tamisé pour obtenir le produit fini. (Il n'est pas encore en production industrielle).
La réaction se termine, quelle que soit l'utilisation des types de méthodes mentionnés ci-dessus qui contiennent beaucoup de sel, selon les différents processus pouvant produire sont : le chlorure de sodium et l'acétate de sodium, le sulfure de sodium, l'oxalate de sodium, etc., mélanger le sel, nécessaire par le dessalement, le utilisation du sel dans la solubilité dans l'eau, généralement avec beaucoup de lavage à l'eau chaude, maintenant les principaux équipements et modes de lavage sont :
(1) filtre à vide à bande ; Pour ce faire, il asperge la matière première finie avec de l'eau chaude, puis lave le sel en répartissant la boue uniformément sur une bande filtrante en pulvérisant de l'eau chaude dessus et en l'aspirant en dessous.
(2) Centrifugeuse horizontale : à la fin de la réaction de la matière brute dans la boue avec de l'eau chaude, elle dilue le sel dissous dans l'eau chaude, puis, par séparation par centrifugation, sera une séparation liquide-solide pour éliminer le sel.
(3) avec le filtre sous pression, à la fin de la réaction de la matière brute dans la boue avec de l'eau chaude, dans le filtre sous pression, d'abord avec de l'eau soufflée à la vapeur, puis avec une pulvérisation d'eau chaude N fois avec de l'eau soufflée à la vapeur pour séparer et retirer le sel.
Lavage à l'eau chaude pour éliminer les sels dissous, car il faut joindre l'eau chaude, le lavage, plus la teneur en cendres est faible, et vice versa, de sorte que ses cendres sont directement liées à la quantité d'eau chaude, l'industrie générale le produit si le contrôle des cendres est inférieur à 1 % UTILISE 10 tonnes d'eau chaude, si le contrôle est inférieur à 5 %, il faudra environ 6 tonnes d'eau chaude.
Les eaux usées à base d'éther de cellulose ont une demande chimique en oxygène (DCO) supérieure à 60 000 mg/L et une teneur en sel supérieure à 30 000 mg/L. Il est donc très coûteux de traiter ces eaux usées, car il est difficile de les traiter directement. biochimique à une telle teneur élevée en sel, et il n'est pas autorisé à le diluer conformément aux exigences nationales actuelles en matière de protection de l'environnement. La solution ultime consiste à éliminer le sel par distillation. Par conséquent, une tonne de lavage à l’eau bouillante en plus générera une tonne d’eaux usées en plus. Selon la technologie MUR actuelle à haute efficacité énergétique, le coût global de chaque tonne d'eau concentrée de lavage est d'environ 80 yuans, le coût principal étant la consommation globale d'énergie.
Effet de 4 cendres sur le taux de rétention d'eau de l'hydroxypropylméthylcellulose industrielle
HPMC joue principalement trois rôles dans la rétention d'eau, l'épaississement et la commodité de construction des matériaux de construction.
Rétention d'eau : pour augmenter le temps d'ouverture du matériau de rétention d'eau, pour assister pleinement sa fonction d'hydratation.
Épaississement : La cellulose peut être épaissie pour jouer un rôle de suspension, de sorte que la solution conserve le même rôle uniforme de haut en bas, résistance à l'écoulement suspendu.
Construction : lubrification cellulosique, peut avoir une bonne construction. Le HPMC ne participe pas au déroulement de la réaction chimique, il joue seulement un rôle auxiliaire. L'un des plus importants est la rétention d'eau, la rétention d'eau du mortier affecte l'homogénéisation du mortier, puis affecte les propriétés mécaniques et la durabilité du mortier durci. Le mortier de maçonnerie et le mortier de plâtre sont deux parties importantes des matériaux de mortier, et le domaine d'application important du mortier de maçonnerie et du mortier de plâtre est la structure de maçonnerie. Comme un bloc dans l'application dans le processus des produits est à l'état sec, afin de réduire le bloc sec de forte absorption d'eau du mortier, la construction adopte le bloc avant le prémouillage, pour bloquer une certaine teneur en humidité, garder l'humidité dans le mortier pour bloquer l'absorption excessive du matériau, peut maintenir une hydratation normale du matériau gélifiant interne tel que le mortier de ciment. Cependant, des facteurs tels que la différence entre les types de blocs et le degré de pré-mouillage du site affecteront le taux de perte d'eau et la perte d'eau du mortier, ce qui entraînera des dangers cachés pour la qualité globale de la structure de maçonnerie. Le mortier avec une excellente rétention d'eau peut éliminer l'influence des matériaux en bloc et des facteurs humains et assurer l'homogénéité du mortier.
L’effet de la rétention d’eau sur les performances de durcissement du mortier se reflète principalement dans l’effet sur la zone d’interface entre le mortier et le bloc. Avec la perte d'eau rapide du mortier avec une mauvaise rétention d'eau, la teneur en eau du mortier au niveau de la partie interface est évidemment insuffisante et le ciment ne peut pas être complètement hydraté, ce qui affecte le développement normal de la résistance. La force d’adhérence des matériaux à base de ciment est principalement produite par l’ancrage des produits d’hydratation du ciment. L'hydratation insuffisante du ciment dans la zone d'interface réduit la force d'adhérence de l'interface, et le renflement creux et la fissuration du mortier augmentent.
Par conséquent, en choisissant le plus sensible aux exigences de rétention d'eau, construisez trois lots de marque K de viscosité différente, par différentes méthodes de lavage pour faire apparaître la même teneur en cendres attendue du numéro de lot deux, puis selon la méthode de test de rétention d'eau courante actuelle (méthode du papier filtre ) sur le même numéro de lot, différentes teneurs en cendres de la rétention d'eau de trois groupes d'échantillons sont spécifiques comme suit :
4.1 Méthode expérimentale de détection du taux de rétention d'eau (méthode du papier filtre)
4.1.1 Application des instruments et équipements
Mélangeur de coulis de ciment, éprouvette de mesure, balance, chronomètre, récipient en acier inoxydable, cuillère, filière annulaire en acier inoxydable (diamètre intérieur φ100 mm × diamètre extérieur φ110 mm × hauteur 25 mm, papier filtre rapide, papier filtre lent, plaque de verre.
4.1.2 Matériels et réactifs
CIMENT Portland Ordinaire (425#), SABLE STANDARD (SABLE SANS BOUE LAVÉ PAR L'EAU), ÉCHANTILLON DE PRODUIT (HPMC), EAU PROPRE POUR EXPÉRIENCE (EAU DU ROBINET, EAU MINÉRALE).
4.1.3 Conditions d'analyse expérimentale
Température du laboratoire : 23 ± 2 ℃ ; Humidité relative : ≥ 50 % ; La température de l'eau du laboratoire est la même que la température ambiante 23 ℃.
4.1.4 Méthodes expérimentales
Placez la plaque de verre sur la plate-forme d'opération, posez dessus le papier filtre chronique pesé (poids : M1), puis mettez un morceau de papier filtre rapide sur le papier filtre lent, puis placez un moule en anneau métallique sur le papier filtre rapide ( le moule annulaire ne doit pas dépasser le papier filtre rapide circulaire).
Peser avec précision (425#) le ciment 90 g ; Sable standard 210 g ; Produit (échantillon) 0,125 g ; Verser dans un récipient en inox et bien mélanger (mélange sec).
Utiliser une bétonnière (le pot de mélange et les feuilles sont propres et secs, soigneusement propres et secs après chaque expérience, mis de côté). Utilisez une éprouvette graduée pour mesurer 72 ml d'eau propre (23 ℃), versez d'abord dans le pot d'agitation, puis versez le matériau préparé, infiltrez pendant 30 s ; Dans le même temps, relevez la casserole en position de mélange, démarrez le mélangeur et remuez à basse vitesse (c'est-à-dire en remuant lentement) pendant 60 s ; Arrêtez-vous 15 s et grattez la bouillie sur la paroi et la lame dans la marmite ; Continuez à fouetter rapidement pendant 120 s pour arrêter. Versez (chargez) tout le mortier mélangé dans le moule annulaire en acier inoxydable rapidement, et chronométrez à partir du moment où le mortier touche le papier filtre rapide (appuyez sur le chronomètre). Au bout de 2 minutes, le moule annulaire a été retourné et le papier filtre chronique a été retiré et pesé (poids : M2). Faites une expérience à blanc selon la méthode ci-dessus (le poids du papier filtre chronique avant et après pesée est M3, M4)
La méthode de calcul est la suivante :
(1)
Où, M1 — le poids du papier filtre chronique avant l'expérience sur échantillon ; M2 — poids du papier filtre chronique après une expérience d'échantillonnage ; M3 — poids du papier filtre chronique avant expérience à blanc ; M4 — poids du papier filtre chronique après une expérience à blanc.
4.1.5 Précautions
(1) la température de l’eau propre doit être de 23 ℃ et la pesée doit être précise ;
(2) après avoir remué, retirez le pot d'agitation et remuez uniformément avec une cuillère ;
(3) le moule doit être installé rapidement et le mortier sera tassé à plat et solide lors de l'installation ;
(4) Assurez-vous de chronométrer le moment où le mortier touche le papier filtre rapide et ne versez pas le mortier sur le papier filtre externe.
4.2 l'échantillon
Trois numéros de lot avec des viscosités différentes de la même marque K ont été sélectionnés comme : 201302028 viscosité 75 000 mPa.s, 20130233 viscosité 150 000 mPa.s, 20130236 viscosité 200 000 mPa.s par lavage différent pour obtenir le même numéro de lot de deux différents cendres (voir tableau 3.1). Contrôlez strictement l'humidité et le pH du même lot d'échantillons autant que possible, puis effectuez le test du taux de rétention d'eau selon la méthode ci-dessus (méthode du papier filtre).
4.3 Résultats expérimentaux
Les résultats de l'analyse d'indice des trois lots d'échantillons sont présentés dans le tableau 1, les résultats des tests des taux de rétention d'eau de différentes viscosités sont présentés dans la figure 1 et les résultats des tests des taux de rétention d'eau de différents cendres et pH sont présentés dans la figure 2. .
(1) Les résultats de l'analyse d'index des trois lots d'échantillons sont présentés dans le tableau 1.
Tableau 1 Résultats d'analyse de trois lots d'échantillons
projet
Numéro de lot.
Cendre %
pH
Viscosité/mPa, s
Eau / %
Rétention d'eau
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) Les résultats des tests de rétention d'eau des trois lots d'échantillons de viscosités différentes sont présentés dans la figure 1.
FIGUE. 1 Résultats des tests de rétention d'eau de trois lots d'échantillons de viscosités différentes
(3) Les résultats de détection du taux de rétention d'eau de trois lots d'échantillons avec une teneur en cendres et un pH différents sont présentés à la figure 2.
FIGUE. 2 Résultats de détection du taux de rétention d'eau de trois lots d'échantillons avec une teneur en cendres et un pH différents
Grâce aux résultats expérimentaux ci-dessus, l'influence du taux de rétention d'eau vient principalement de la viscosité, une viscosité élevée par rapport à son taux de rétention d'eau élevé sera au contraire médiocre. La fluctuation de la teneur en cendres dans la plage de 1 % à 5 % n'affecte presque pas son taux de rétention d'eau, elle n'affectera donc pas ses performances de rétention d'eau.
5 conclusion
Afin de rendre la norme plus applicable à la réalité et de se conformer à la tendance de plus en plus sévère en matière d'économie d'énergie et de protection de l'environnement, il est suggéré que :
La norme industrielle d'hydroxypropylméthylcellulose industrielle est formulée dans le contrôle des cendres par qualités, telles que : cendres de contrôle de niveau 1 < 0,010, cendres de contrôle de niveau 2 < 0,050. De cette manière, le producteur peut choisir de laisser à l'utilisateur davantage de choix. Dans le même temps, le prix peut être fixé sur la base du principe de haute qualité et de prix élevé pour éviter la confusion du marché. Le plus important est que les économies d'énergie et la protection de l'environnement rendent la production de produits plus respectueuse et plus harmonieuse avec l'environnement.
Heure de publication : 09 septembre 2022