199348. lajstromszámú szabadalom • Eljárás lipofil bentonit előállítására
1 HU 199348 B 2 A találmány tárgya eljárás lipofil bentonit előállítására ionaktiv tenziddel való kezeléssel. Az andezittufa és egyéb bázikus vulkáni üveg mállása révén keletkező bentonit anyag túlnyomórészben montmorillonitból áll. A montmorillonit kristály nem csak a felületén, hanem a belsejében is képes nagymennyiségű vizet megkötni. Ez a vizfelvétel szilárd állapotban duzzadással - tízszereset meghaladó térfogat növekedéssel - mig folyékony szuszpenzióknál a viszkozitás növekedésével jár. A nátriumionokat tartalmazó ún. nátrium-montmorillonit és a nátrium-bentonit nagymértékben tixotrop. Nagy vizmegkötő képessége következtében szintetikus öntödei homok kötésére, tixotropiája miatt olajfúrásnál öblitőiszap készitésére használják. Adszorbeáló képessége olajderitésre és textiltisztításra teszi alkalmassá (Matyasovszky-Zsolnai L.: Finomkerámiai kézikönyv, É. K., Bp. 1953., pp. 29, 30, 41.). Különösen a kationcserével módosított felületű, ún. organofil bentonit a festékiparban jól ismert ülepedésgátló és tixotropizáló segédanyag, fontos komponense a nagymélységű és különleges olajbányászat! fúrásoknál alkalmazott, ún. olajbázisú fehér és invert emulziós öbütóiszapoknak; ugyancsak• ülepedésgátló és reológiai tulajdonságokat szabályozó szerepe van az öntödei magbevonó diszperziókban; fontos struktúraképző adalékanyag kittekben, műviaszokban, kenőzsírokban stb. Alkalmazásának alapja általában, hogy a megfelelő módon felületmódositott termék közel olyan jól duzzad és dezaggregálódik a különböző organikus folyadékokban és elegyekben, mint a jó minőségű, már említett természetes nátrium-bentonit a vízben. Ismert olyan szennyvíztisztítási eljárás (179 521. ljsz. magyar szabadalmi leírás), amelynél a szennyvízhez szilárd hidrofil adszorbens, pl. nátrium-bentonit mellett kationaktív tenzidet, pl. legalább 12 szénatomszámú alkilláncot tartalmazó ónium- ill. iniumsót kevernek, miáltal a bentonitot organofilizálják. Ehhez a szennyvíz hidrogénion-koncentrációjét pH=7 értékre állítják be. Ennél az eljárásnál azonban a montmorillonit lemezkék oldallapjai, .élei' hidrofilek, vagyis lipofobok maradnak. A felületmódositás alapja ugyanis minden ismert organofil bentonit típus esetében, hogy a duzzadó agyagásvány külső és főként belső, ún. bázislap felületein lévő, cserélhető szervetlen kationokat - amelyek többnyire nátrium- vagy magnézium-, esetleg kálium-, kalcium- vagy hidrogénionok - különböző kationaktiv szerves vegyüietekkel, kationaktiv tenzldekkel cserélik ki, legtöbbször kvaterner alkil-ammónium- vagy alkil-piridinium-sókkal. Ezáltal a bázislapok felületét - döntően a csere mértékétől és az alkalmazott kationaktív vegyület molekula szerkezetétől függően - különböző mértékben hidrofób csoportok fedik be és az anyag organikus közegben duzzadóvá, organofillá válik. Ismert azonban, hogy a montmorillonit lemezkék oldallapjai, .élei’ a bázislap felületektől teljesen eltérően viselkednek. Mig ugyanis a bázislap felületek negatív töltésűek és kationokat kötnek meg, ill. cserélnek, addig az oldallapok, vagyis .élek* jól disszociált állapotban pozitív tóltésűek és anioncserére képesek. Ezt a tényt az eddig ismert organofilizálási eljárások nem vették figyelembe. A különböző bentonitokkal ill. montmorillonitokkal végzett organofilizálási vizsgálataink során azt tapasztaltuk, hogy a bentoniton vagy montmorilloniton a kationcsere- kapacitás 5-15 százalékának megfelelő menynyiségű hosszú szénláncú anionaktiv tenzid- pl. zsirsavas vagy alkilszulfonsavas só stb. - kötődik meg anélkül, hogy a bentonit koagulálna. Ezt követően a kationcserét az oniumsókkal, ill. iniumsókkal végrehajtva az anyag kicsapódik és az igy nyert organofü bentonit sokkal kedvezőbb tulajdonságokkal rendelkezik, mint a csak kationaktiv vegyülettel előállított termékek. Az előbbi módon előállított termék apoláris folyadékokban, pl. ásványolajban kiválóan duzzad és rendkívül stabil szuszpenziót ad, jeléül annak, hogy teljes mértékben lipofil anyagot sikerült előállítanunk. A fenti felismerésünkön alapuló eljárást kétlépcsős organofilizálásnak és az ily módon előállított terméket az ismert organofil bentonittól való megkülönböztetésül lipofü bentonitnak nevezzük. A vizsgálataink során szerzett tapasztalataink magyarázatát abban látjuk hogy az anionaktív tenzid anionja az agyagásvány lemezkék oldallapjain, .élein' kötődik meg, vagyis adszorbeálódik ill. kemiszorbeálódik; ugyanakkor a bázislapok felületei jól disszociált, nagy töltésű, hidrofil állapotban maradnak és a szuszpenzió nem csapódik ki. A teljes koagulálás csak akkor következik be, amikor a bázislapok felületeinek cserélhető kationjai helyébe is hidrofób szénláncokkal rendelkező organikus kationok kerülnek. Ily módón az agyagásvány lemezke valamennyi- vagyis mindkétféle - felülete hidrofób csoportokkal bontottá válik, szemben az ismert organofil bentonitokkal, amelyeknél az oldallapok, .élek’ hidrofilek, vagyis lipofóbok maradnak. A kétlépcsős organofilizálási eljárással előállított lipofil bentonit tehát kiválóan alkalmas pl. olajipari alkalmazás céljára olajbázisú fúróiszapokban, kenözsirokban stb., mert az apoláris folyadékban különösen jól diszpergálódik és stabü szuszpenziót képez. Kísérleteink során felismertük, hogy a kétlépcsős organofilizálás lépcsőinek sorrendje kötött: az anionaktív tenziddel való kezelésnek mindenkor meg kell előznie a kationaktiv tenziddel való kezelést. Fordított sorrendben a kezelés nem végezhető, mert a 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
