FI72433C - Foerfarande foer framstaellning av vattenhaltiga, icke sedimenterande dispersioner, saosom konstgoedselsuspensioner. - Google Patents

Description

72433

Menetelmä vesipitoisten ei-sedimentoituvien dispersioiden, kuten keinolannoite-suspensioiden, valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä vesipitoisten, ei-5 sedimentoituvien dispersioiden, kuten keinolannoite-suspensioiden, valmistamiseksi dispergoimalla kiinteitä hiukkasia veteen, jolle menetelmälle on tunnusomaista, että ennen dispersion valmistusta vesipitoiseen väliaineeseen tai kiinteitä hiukkasia jo sisältävään dispersioon lisätään 10 tärkkelystä ja karbamidia joko erikseen tai etukäteen sekoitetun tuotteen muodossa.

On tunnettua, että soolin hiukkaset, jotka ovat kolloidien suuruusluokkaa, sedimentoituvat erittäin hitaasti, jolloin säätyy sedimentaatiotasapaino. Ne sus-15 pensioiden hiukkaset, jotka edustavat karkeampaa suuruusluokkaa, sedimentoituvat suhteellisen nopeasti, mikäli niiden tiheys on suurempi kuin väliaineen (Erdey-Gruz, T.-Schay, Cs.: Theoretische physikalische Chemie, Tankönyvkiadö, Budapest, 1964, ss. 226 - 233).

20 Mikäli sekä kolloideja että myös karkeammalle suu- ruusalueelle kuuluvia hiukkasia esiintyy järjestelmissä, ohittavat karkeammalle suuruusalueelle kuuluvat, suhteellisen nopeasti sedimentoituvat hiukkaset pienemmät hiukkaset, ne voivat kasautua näiden kanssa ja lopuksi ne voivat 25 sedimentoitua pienille hiukkasille täysin epäluonteenomai-sella tavalla, polydispersseille järjestelmille luonteenomaisella tavalla suurella nopeudella, niin kutsutun or-tokineettisen koagulaation johdosta (Dr. Buzägh A.;

Praktikum der Kolloidik, Tankönyvkiadö, Budapest, 1962, 30 s. 143 - 149)-

Teollisten prosessien suuressa osassa on päämääränä valmistaa hyvin sedimentoituvia järjestelmiä, ennen kaikkea erotettaessa aineita, joilla on kiinteä ja nestemäinen aggregaattitila, kuten esim. erilaisten lietteiden veden-35 poistossa tai paperiteollisuuden arkinmuodostuksessa. Teollisten prosessien toisessa osassa päämääränä taas on nostaa stabilitettia, estää sedimentaatio esim. valmistetta- 2 72433 essa kairausliejuja raakaöljyn tuottamiseksi, erilaisten emulsioiden valmistuksessa tai kun tehtäväksi on asetettu dispersioiden kuljetus, varastointi. Luonteenomaisia esimerkkejä tästä ovat paperiteollisuudessa täyteainesus-5 pensioiden valmistus, erilaisiin tarkoitukseen käytettävien parafiini-, bitumi- tai myös erilaisten kasvinsuö-jeluemulsioiden stabilointi ja myös erilaisten keinolan-noitedispersioiden valmistus.

Stabiloitaessa suspensioita on taloudellisesti kat-10 sottuna nykyisin eräs tärkeimmistä ja tästä syystä myös dynaamisimmin kehittyvistä alueista suspendoitavien keinolannoitteiden valmistus. Tästä syystä selvitetään stabiloinnin periaatteita, käytäntöä ja yksityiskohtaisia kysymyksiä käyttämällä esimerkkinä suspendoitavia keinolan-15 noitteita.

Erilaisten keinolannoitteiden jauhemuodossa tapahtuvaan varastointiin, kuljetukseen liittyy paljon hukkaa, niiden levittämisessä esiintyvä epätasaisuus on aina haitallista; erilaisia vaikuttavia aineita sisältävien kei-20 nolannoitteiden levitys on mahdollista vain useilla työ vaiheilla. Nämä ongelmat voidaan välttää erilaisia vaikuttavia aineita sisältävistä keinolannoitteista valmistettavilla suspensioilla, kun niissä ei esiinny mitään käytettyjä työvaiheita häiritsevää sedimentaatiota, läh-25 dettäessä valmistuksesta, varastoinnin, kuljetuksen kaut ta levittämiseen.

Suspendoitavien keinolannoitteiden nimitys on harhaanjohtava. Epäilemättä kuuluvat valmistukseen käytetyt kiinteät keinolannoitekomponentit karkeaan disperssiin 30 alueeseen. Komponenttien kyllästetyssä liuoksessa ole vien hiukkasten koolla ja laadulla on monimutkainen kuva, mikä johtuu erilaisista, liuoksessa tapahtuvista vuorovaikutuksista, kaksoissuolanmuodostustapahtumista, hiuk-kaserotuksesta jne.. Näissä järjestelmissä olevien hiuk-35 kasten laatua tai vastaavasti niiden kokoa ei ole alis- 72433 tettu niiden aineellisen laadun suhteen tieteellisesti yksityiskohtaisiin tutkimuksiin; tästä syystä näitä järjestelmiä on nimitetty - analysoimatta hiukkaskokoa -yhteisesti dispersioiksi. Tämä määritelmä sallii erilli-5 sen, tai vastaavasti yhteisen sekä kolloidiselle että myös karkealle disperssille suuruusalueelle kuuluvien hiukkasten esiintymisen.

Suspensioissa käytetään niiden stabiloimiseksi sedimentaatiota vastaan tavanomaisella tavalla elektrolyytit) tejä. Nämä saavat hiukkasten välillä aikaan sähköstaattisia hylkimisvoimia, ja estävät siten niiden yhteenkasau-tumisen. Tätä menetelmää ei tietenkään voida käyttää kei-nolannoitedispersioiden vahvasta elektrolyyttiliuoksesta koostuvan väliaineen kohdalla.

15 Dispersioiden stabilointiin voidaan käyttää myös niin kutsuttuja makromolekulaarisia kolloideja, jotka korottavat väliaineen viskositeettiä, vaikeuttavat siten hiukkasten sedimentaatiota, mutta ympäröivät myös vaippa-maisesti hiukkasia, mikä estää samoin yhteenkasautumista. 20 Tähän tarkoitukseen voidaan käyttää gelatiinia, karboksi-metyyliselluloosaa, polyvinyylialkoholia, kaseiinia, lig-niinisulfonihappoa tai vastaavasti sen johdannaisia, sor-biittia, glukoosia jne.

Suspendoitujen keinolannoitteiden stabiloimiseksi 25 on ehdotettu synteettisiä silikaatteja, erilaisia piihap-pojohdannaisia, kolloidisia silikaattisooleja, magnesium-alumiinisilikaatteja; edelleen käytetään luonnollisia silikaatteja, kuten savimineraaleihin kuuluvia bentoniittia, illiittiä, attapulgiittia jne. Mahdollisesti käytetään 30 myös fosfaattiin perustuvia dispergointlaineita savimate-riaalien lisäksi. Dispergointi- ja stabilointiaineiden lisäksi korostetaan myös mekaanisen hienonnuksen vaikutuksen tärkeyttä. Tätä koskevaa tekniikan tasoa on esitetty esim. julkaisuissa Buzdgh's Praktikum der Kolloidik 35 (takönyvkiadö, Budapest, 1962, ss. 119 - 125, 1^3 - 1^9 ja 176 - 199), edelleen DE-patenttijulkaisussa 1 667 798 ja US-patenttijuikaisussa 3 579 321.

11 72433

Esitetyillä menetelmillä voidaan saada aikaan suhteellisen hyvä stabiliteetti, kuitenkin on näin stabiloiduissa järjestelmissä homogenoitava uudestaan jo sedi-mentoituneet komponentit käytännössä useimmissa tapauk-5 sissa sekoittamalla ajoittain.

Eräs toinen ongelma on materiaali- ja energiatarpeen aiheuttama, suhteellisen korkea teollisuustuotteiden hinta. Luonnollisissa, tai vastaavasti erilaisissa teollisissa sivutuotteissa puolestaan on suuri laadunvaihtelu es-10 teenä stabiloinnille. Mahdollisesti voi käyttökelpoiseksi todetun menetelmän arvo laskea, kun stabilointiaineella on maaperän aineille vieras kemiallinen koostumus.

Keksinnön tehtävänä on varmistaa menetelmä, joka mahdollistaa suspensioiden stabiloinnin runsaasti saata-15 vissa olevilla, tasalaatuisilla ja suhteellisen halvasti käytettävissä olevilla aineilla, joita voidaan käyttää ilman erityistä kemiallista muuntoa ja jotka eivät peri-aattessa poikkea luonnollisista maaperän komponenteista.

Keksintö perustuu siihen havaintoon, että tämä teh-20 tävä voidaan ratkaista tärkkelyksen ja virtsa-aineen avulla. Todettiin näet yllättäen, että sinänsä nopeasti sedimentoituvat tärkkelys ja virtsa-aine eivät yhdessä vedessä ainoastaan jää sedimentoitumattomiksi, vaan ne estävät myös dispersion kiinteiden hiukkasten 25 sedimentoitumista.

Tämä havainto on tästä syystä sitäkin yllättävämpi, koska kirjallisuuden mukaisesti (Handbuch der Papier-industrie, Chefredakteur: György Vämos, Muszaki Könyvkiadö, Budapest, 1980, ss. 120 - 122 ja 1^3) tärkkelys normaa-30 listi muuntuu hapettavan, entsymaattisen emäksen tai hap-pamen hajoamisen johdosta ei-sedimentoituvaksi järjestelmäksi, ja tällä tavalla saatu tuote normaalisti ei taas ole tunnettu stabilointiaineena, vaan juuri koagulaatto-rina, selkeytys- tai sedimentointiaineena.

35 Tämän mukaisesti keksinnössä toimitaan siten, että 5 72433 ennen dispersion valmistusta veteen tai vesipitoiseen väliaineeseen tai kiinteät hiukkaset jo sisältävään dispersioon lisätään tärkkelys ja karbamidi joko erikseen tai etukäteen kuivana valmistetun seoksen muodossa.

5 Stabiloimiseen käytetty tärkkelysmäärä on suhtees sa veteen 1-50 massa-$, sopivimmin 2-10 massa-?. Karbamidiä on vähintään yhtä paljon kuin tärkkelystä, mutta korkeintaan viisikymmenkertainen, sopivimmin 2...10-ker-tainen määrä tärkkelyksen suhteen.

10 Tärkkelystä voidaan käyttää edullisesti eristämät- tömässä muodossa, tärkkelystä sisältävien luonnollisten aineiden muodossa.

Tärkkelys ja virtsa-aine voidaan käyttää sopivimmin kuivan seoksen muodossa.

15 Keksinnön mukainen menetelmä tuottaa mitä erilai simpien aineellisten laatujen seoksista, jotka liukenevat veteen eri tavoin ja muodostuvat epäorgaanisista ja/tai orgaanisista yhdisteistä, ei-sedimentoituvan, hyvin juoksevan ja helposti ravistettavan järjestelmän.

20 Menetelmä täyttää siten useita tarpeita korkeammalla tasolla kuin tekniikan taso: - On onnistuttu stabiloimaan suspensioita sellaisilla aineilla, jotka eivät ole vieraita maaperän luonnollisille komponenteille, eläville organismeille.

25 - Menetelmä ei rajoitu ainoastaan erilaisten mate riaalien pieneen ryhmään, pikemmin varmistetaan tarvittu stabiliteetti myös käytettäessä dispers-sejä osia mitä erilaisimpien kemiallisten koostumusten kanssa.

30 - Keinolannoitesuspensioissa on toista stabilointi- komponenttia, virtsa-ainetta pidettävä niiden luonnollisena komponenttina.

- Se mahdollistaa tärkkelyksen käyttöalueen laajentamisen, joka on maataloustuotantoon perustuvan teol- 35 lisuuden tärkeä tuote.

6 72433 - Siinä ei tarvita tärkkelyksen eristystä sen luonnollisesta esiintymismuodosta, se vaikuttaa myös käytettäessä erilaisten tärkkelyspitoisten kasvis-peräisten aineiden, esim. viljalaatujen jne. jau-5 hatustuotteita.

Keksinnön mukaisen menetelmän muita yksityiskohtia ja niillä saavutettavia vaikutuksia selitetään seuraavien suoritusesimerkkien avulla lähemmin.

10 Vertailuesimerkki 1 40 g tärkkelystä dispergoitiin sekoittamalla jatkuvasti 500 mlraan vettä. Dispersiolla täytettiin 250 ml:n sedimentointisylinteri, jossa on 2,5 ml:n jako 100 - 250 ml:n alueella. Sedimentoidun aineen tilavuus luettiin 15 1, 2 ja 24 tunnin kuluttua, sitten todettiin 24-tuntisen sedimentoinnin jälkeen sedimentaation luonne pelkällä silmällä.

Jo tunnin kuluttua tärkkelyksen sedimentti laski 100 ml:n merkin alapuolella olevalle, jakamattomalle 20 alueelle. Sedimentti muodosti 24 tunnissa erittäin kiinteän ja hyvin vaikeasti ravistettavan kerroksen.

Vertailuesimerkki 2

Toimittiin vertailuesimerkissä 1 esitetyllä taval-25 la, sillä erotuksella, että sekoitettaessa dispergoitiin lisäksi vielä 200 g virtsa-ainetta. Sekoittamisen aikana virtsa-aine liukeni, sedimentointikoetta ei voitu suorittaa .

30 Vertailuesimerkki 3

Toimittiin vertailuesimerkissä 1 esitetyllä tavalla, sillä erotuksella, että tärkkelyksen sijasta dispergoitiin 150 g antrakinonia. Jo tunnin kuluttua laski antrakinonin sedimentti sedimentointisylinterissä 100 ml:n merkin ala-35 puolella olevalle, jakamattomalle alueelle. Sedimentti 7 72433 muodosti 24 tunnissa erittäin kiinteän ja vaikeasti ravistettavan kerroksen.

Esimerkki 1 5 Toimittiin vertailuesimerkeissä 1-3 esitetyllä tavalla, sillä erotuksella, että 500 ml:aan vettä disper-goitiin sekoittaen 200 g karbamidia, 4o g tärkkelystä ja 150 g antrakinonia. Sedimentointisylinterissä ei voitu todeta tunnin tai vastaavasti 2 tunnin kuluttua mitään 10 sedimenttatiota; 24 tunnin kuluttua voitiin sedimentin päällä nähdä vielä 5 ml kirkasta väliainetta. 24 tuntisen sedimentoinnin jälkeen ei muodostunut sedimenttiä, dispersio pysyi homogeenisena ja helposti ravistettavana.

15 Vertailuesimerkki 4

Toimittiin vertailuesimerkissä 2 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että karbamidin 200 g sijasta disper-goitiin 200 g kaliumkloridia. Sekoituksen aikana liukeni vain osa kaliumkloridista. Kyllästetyssä KCl-liuoksessa 20 muodostuneen suspension täyttämisen jälkeen muodostui erittäin nopeasti laskeutuva järjestelmä. Sedimentti laski jo tunnin kuluttua 100 ml:n merkin alapuolella olevalle, jakamattomalle alueelle. Sedimentti muodosti 24 tunnissa erittäin kiinteän ja vaikeasti ravistettavan kerroksen.

25

Vertailuesimerkki 5

Toimittiin vertailuesimerkissä 2 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että dispergoitiin monoammoniumfos-faattia. Dispergoinnin kuluessa osa monoammoniumfosfaa-30 tista liukeni. Kyllästetty monoammoniumfosfaatti-suspensio sedimentoitui nopeasti sedimentointisylinterissä, jo tunnin kuluttua laski sedimentti 100 ml:n merkin alapuolella olevalle, jakamattomalle alueelle. 24 tunnin kuluttua sedimentti oli kuohkea, mutta sillä oli erittäin pieni 35 tilavuus, ravistaminen ei tuottanut mitään erityisiä ongelmia.

8 72433

Vertailuesimerkki 6

Toimittiin vertailuesimerkissä 5 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että suspendoimisen aikana lisättiin 150 ml 25$:sta ammoniumhydroksidia suspensioon.

5 Suspensio sedimentoitui 250 ml:n sedimentointisuppilos-sa hitaammin kuin vertailuesimerkissä 5 havaittiin, mutta siitä huolimatta sedimentin tilavuus laski tunnin kuluttua hieman 100 ml:n merkin alapuolelle. Sedimentti oli 24 tunnin kuluttua suhteellisen hyvin ravistettavissa.

10

Esimerkki 2

Toimittiin vastaesimerkissä 1 tai vastaavasti 2 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että 500 ml:aan vettä dispergoitiin 500 g virtsa-ainetta ja 250 g tärkkelys-15 tä, jotka oli etukäteen sekoitettu keskenään kuivina. Näin valmistetulla järjestelmällä oli erittäin korkea viskositeetti, ravistamista vaikeutti viskositeetti. Järjestelmä ei sedimentoitunut edes 24 tunnin kuluttua.

20 Esimerkki 3

Toimittiin esimerkissä 1 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että typpi-fosfori-kalium-suhteen 1:0,5:0,5 mukaisesti dispergoitiin 650 ml:aan vettä 1870 g virtsa-ainetta, 40 g tärkkelystä, 100 g monoammoniumfosfaattia, 25 900 g 25%:sta ammoniumhydroksidia ja 880 g kaliumklori- dia. Näin muodostunut dispersio, jonka aktiivisen aineen pitoisuus oli 40%, ei sedimentoitunut 1 tai vastaavasti 2 tunnin kuluessa, 24 tunnin kuluttua muodostui 7,5 ml kirkasta väliainetta suspension pinnalle. Mitään sedimenttiä 30 ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa.

Esimerkki 4

Toimittiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että typpi-fosfori-kalium-suhteen 1:1:0 35 mukaisesti dispergoitiin 30 ml:aan vettä 900 g ammo- 9 72433 niumhydroksidia, 720 g virtsa-ainetta, 1000 g monoammo-niumfosfaattia sekä 40 g tärkkelystä. Näin muodostunut dispersio, jonka vaikuttavan aineen pitoisuus oli 40$, ei sedimentoitunut 250 ml:n sedimentointisylinterissä 1 5 tai vastaavasti 2 tunnin kuluessa. 24 tunnin kuluttua muodostui 5 ml kirkasta väliainetta suspension pinnalle. Homogenointia ei tarvittu. Sedimenttiä ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa.

10 Esimerkki 5

Toimittiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että typpi-fosfori-kalium-suhteen 1:1:1 mukaisesti 710 ml:aan vettä dispergoitiin 900 g ammonium-hydroksidia, 1000 g monoammoniumfosfaattia, 720 g virtsa-15 ainetta, 880 g kaliumkloridia ja 40 g tärkkelystä. Näin valmistettu dispersio, jonka vaikuttavan aineen pitoisuus oli 40$, ei sedimentoitunut 250 ml:n sedimentointisylinterissä 1 tai vastaavasti 2 tunnin kuluessa. 24 tunnin kuluttua muodostui 10 ml kirkasta väliainetta suspension 20 pinnalle. Sedimenttiä ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa.

Esimerkki 6

Toimittiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla sillä 25 erotuksella, että typpi-fosfori-kalium-suhteen 1:1:2 mukaisesti dispergoitiin 920 ml:aan vettä 720 g virtsa-ainetta, 1000 g monoammoniumfosfaattia, 900 g ammonium-hydroksidia, i860 g kaliumkloridia ja 50 g tärkkelystä. Dispersio ei sedimentoitunut 1 tai vastaavasti 2 tunnin 30 kuluessa. 24 tunnin kuluttua muodostui 2,5 ml kirkasta väliainetta suspension pinnalle. Sedimenttiä ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa.

Esimerkki 7 35 Toimittiin esimerkissä 3 esitetyllä tavalla sillä erotuksella, että typpi-fosfori-kalium-suhteen 1:2:3 10 72433 mukaisesti 1100 ml:aan vettä dispergoitiin 300 g ammo-niumhydroksidia, 280 g virtsa-ainetta, 1000 g monoammo-niumfosfaattia, ^0 g tärkkelystä sisältävää viljajauhoa ja 1350 g kaliumkloridia. Dispersio ei sedimentoitunut 5 1 tai vastaavasti 2 tunnin kuluessa. 2^ tunnin kuluttua muodostui 12,5 ml kirkasta väliainetta suspension pinnalle. Sedimenttiä ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa.

10 Esimerkki 8 1750 ml:aan vettä dispergoitiin 125 g virtsa-ainetta, 1250 g monoammoniumfosfaattia, 375 g ammoniumhydrok-sidia, 20 g tärkkelystä ja 2656 g kaliumkloridia. Näin muodostunut, 40% aktiiviainetta sisältävä dispersio ei 15 sedimentoitunut 250 ml:n sedimentointisylinterissä 1 tai vastaavasti 2 tunnin kuluessa. 2H tunnin kuluttua muodostui suspension pinnalle 15 ml kirkasta väliainetta. Sedimenttiä ei muodostunut. Suspensiota voitiin helposti ravistaa .

Claims (3)

72433

1. Menetelmä vesipitoisten, ei sedimentoituvien dispersioiden, kuten keinolannoite-suspensioiden, valmis- 5 tamiseksi dispergoimalla kiinteitä hiukkasia veteen, tunnettu siitä, että ennen dispersion valmistusta veteen tai vesipitoiseen väliaineeseen tai kiinteitä hiukkasia sisältävään dispersioon lisätään suhteessa veteen 1-50 massa-^, sopivammin 2-10 massa-JS tärkkelystä, 10 sekä vähintään tärkkelyksen määrään nähden yhtäsuuri, korkeintaan viisikymmenkertainen, sopivimmin 2...10-ker-tainen määrä virtsa-ainetta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tärkkelys käytetään eristä- 15 mättömässä muodossa, tärkkelystä sisältävien luonnollisten aineiden muodossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä tärkkelys että karbamidi käytetään kuivan seoksen muodossa.