Кинетика процесса удаления водорастворимых солей из органических пигментов

В статье изложены результаты исследований влияния структуры воды при введении металлов в наноструктурурированной форме в растворитель на кинетику процесса удаления водорастворимых солей из паст органических пигментов.

Аннотация статьи
колористическая концентрация пигмента
УСВР – углерод высокой реакционной способности
структурированная вода
металла в наностуктурированной форме
Ключевые слова

Результаты экспериментальных исследований процесса удаления водорастворимых солей из паст органических пигментов представлены на пастах пигмента оранжевого Ж.

В промышленности для удаления водорастворимых примесей из паст азопигментов используется артезианская вода, поэтому экспериментальные исследования проводились с использованием артезианской воды с введением нанометаллов Fe, Ni, Cu.

Пасту пигмента оранжевого Ж получали из суспензии, состоящей из твёрдой дисперсной фазы (частицы пигмента оранжевого Ж размером 3-5 мкм также виде агломератов размером 30-35 мкм – 3,36 % (масс.), ФМП (1-фенил-3-метил-5-пиразолон) – 0,16 % (масс.), примесей образованных побочными реакциями – 0,03 % (масс.)) и жидкой дисперсионной среды (вода – 94,62 % (масс.) и водорастворимые примеси в растворе, содержащем как органические так и не органические примеси – хлорид натрия – 1,3 % (масс.), серная кислота – 0,03 % (масс.), сульфат натрия – 0,05 % (масс.), , соляная кислота – 0,39 % (масс).

Паста, после отделения дисперсионной среды имела следующий состав: пигмент оранжевый Ж – 24,42-24,2 % (масс.), вода – 75,00 % (масс.), водорастворимые примеси – 0,58-0,8.

Пигмент должен иметь высокую степень чистоты. Основной примесью влияющей на его качественные показатели является поваренная соль NaCl.

В качестве метод удаления водорастворимых примесей из пасты пигмента был принят – метод декантации.

Изучение кинетики процесса удаления водорастворимых солей из суспензии органических пигментов проводили, определяя скорость осаждения частиц пигмента оранжевого Ж в зависимости от плотности полученной суспензии, замеряли конечную влажность пасты азопигмента. Анализировали значения скорости осаждения и влажности пасты от структуры вводимого растворителя (талая артезианская вода; артезианская вода, пропущенная через УСВР; артезианская вода) и мметаллов в наноструктурированной форме (Fe, Ni, Cu).

Результаты экспериментальных исследований по оценки влияния структуры растворителя (вода) на кинетику процесса отстаивания суспензии пигмента оранжевого Ж представлены на рисунке 1.

Рис. 1. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж дисперсионная среда: 1 –артезианская вода; 2 – талая артезианская вода; 3 – артезианская вода, пропущенная через УСВР

Из анализа графических зависимостей (рисунок 1) видно, что максимальная скорость разделения суспензии наблюдается при использовании в качестве растворителя для солей артезианской воды, пропущенной через УСВР, далее талая артезианская вода, наименьшая скорость разделения наблюдается при использовании артезианской воды. Следовательно, структура растворителя влияет на скорость разделения суспензии.

Результаты экспериментальных исследований по оценке влияния металлов в наноструктурированной форме на кинетику процесса отстаивания суспензии пигмента оранжевого Ж представлены на рисунках 2–7.

Рис. 2. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при введении в растворитель нанометала Fe: 1 –артезианская вода; 2 – талая артезианская вода; 3 – артезианская вода, пропущенная через УСВР

Рис. 3. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при введении в растворитель нанометала Ni: 1 – артезианская вода; 2 – талая артезианская вода; 3 – артезианская вода, пропущенная через УСВР

Рис. 4. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при введении в растворитель нанометала Cu: 1 – артезианская вода; 2 – талая артезианская вода; 3 – артезианская вода, пропущенная через УСВР

Из анализа кинетических зависимостей процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при введении в растворитель нанометаллов представленных на рисунках 2–4 следует, что при введении нанометала Fe максимальное разделение и скорость наблюдается при использовании в качестве дисперсионной среды (растворителя для водорастворимых солей) артезианской воды, пропущенной через УСВР, далее талая артезианская вода и артезианская вода. При введении нанометала Ni – артезианская вода, пропущенная через УСВР, далее талая артезианская вода и артезианская вода. При введении нанометала Cu – артезианская вода, далее талая артезианская вода и артезианская вода, пропущенная через УСВР. Следовательно, максимальная скорость разделения суспензии пигмента оранжевого достигается при введении в суспензию нанометалл Ni и использовании в качестве растворителя артезианской воды, пропущенной через УСВР.

Рис. 5. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при использовании в качестве растворителя артезианской воды: 1 – с нано–Cu; 2 – без нанометаллов; 3 – с нано–Ni; 4 – с нано–Fe

Рис. 6. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при использовании в качестве растворителя артезианской воды пропущенной через УСВР: 1 – без нанометаллов; 2 – с нано–Ni; 3 – с нано–Cu; 4 – с нано–Fe

Рис. 7. Кинетические зависимости процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при использовании в качестве растворителя талой артезианской воды: 1 – без нанометаллов; 2 – с нано–Ni; 3 – с нано–Cu; 4 – с нано–Fe

Из анализа представленных кинетических зависимостей для процесса разделения суспензии пигмента оранжевого Ж при использовании в качестве растворителя вод разных кластерных структур при введении в него нанометаллов рисунки 5–7 следует, что при использовании в качестве растворителя артезианской воды максимальное разделение и скорость наблюдается при введении нанометала Fe, далее Ni и без введения нанометаллов, худшее с Cu. В случае артезианской воды пропущенной через УСВР – Fe, Cu, Ni и без введения нанометаллов. При применении талой артезианской воды: Fe, Cu, Ni и без введения нанометаллов.

Вывод

Максимальная скорость разделения суспензии пигмента оранжевого достигается при введении в суспензию нанометала Fe при использовании в качестве растворителя артезианской воды, пропущенной через УСВР.

Текст статьи
  1. Лунев, В. Д. Фильтрование в химической промышленности / В. Д. Лунев, Ю. А. Емельянов. – Л.: Химия, 1982. – 72 с.
  2. Ребиндер, П.А. О формах связи влаги с материалами в процессе сушки / П. А. Ребиндер // Всесоюзное научно-техническое совещание по интенсификации процессов и улучшению качества материалов при сушке в основных отраслях промышленности и сельского хозяйства. – М.: Профиздат, 1958. – 483 с.
  3. Постоянный технологический регламент производства пигмента оранжевого Ж цеха № 15 ОАО «Пигмент».
Список литературы