لیگنو سولفونات کلسیم چیست؟

لیگنو سولفونات کلسیم چیست؟

کلسیم لیگنوسولفونات، که با نام چوب کلسیم (wood calcium) نیز شناخته می‌شود، نمک کلسیم لیگنوسولفونات است. این سورفکتانت آنیونی، که معمولاً به صورت پودری به رنگ زرد مایل به قهوه‌ای با بوی ملایم معطر است، دارای خواص چسبندگی، کلات‌کنندگی و پخش‌شوندگی فوق‌العاده‌ای است. با این حال، در فرمولاسیون‌ها، کلسیم لیگنوسولفونات با سولفات‌ها واکنش داده و گچ (ژیپس) تشکیل می‌دهد.

سدیم لیگنوسولفونات، یک نمک جایگزین است که در آن لیگنوسولفونات به یک یون سدیم متصل شده است. این پلیمر طبیعی به دلیل خواص پخش‌شوندگی عالی خود برجسته است. سدیم لیگنوسولفونات با سولفات‌ها واکنش نمی‌دهد تا گچ تشکیل دهد.

کلسیم لیگنوسولفونات یک نمک مبتنی بر کلسیم از اسید لیگنوسولفونیک است که محلول در آب بوده و از فرآیند پالپ‌سازی سولفیتی چوب به دست می‌آید. شما می توانید بعد از مطالعه این مقاله از مجله شیمی بازار اقدام به خرید لیگنو سولفونات کلسیم بکنید

کلسیم لیگنوسولفونات، نمک کلسیم اسید لیگنوسولفونیک با فرمول مولکولی C20H24CaO10S2 است که پودری قهوه‌ای رنگ و محلول در آب است و در حلال‌های آلی نامحلول می‌باشد. این ماده از لیگنین مشتق شده و وزن مولکولی آن در محدوده 40,000 تا 65,000 قرار دارد، به‌طوری‌که بیش از 90 درصد آن در محدوده 1,000 تا 250,000 است. این ماده دارای خواص شیمیایی پراکنده‌سازی، اتصال‌دهندگی، کمپلکس‌سازی و امولسیون‌کنندگی است.

پیش‌ زمینه

لیگنین دومین جزء بزرگ چوب است. این ماده یک پلیمر با وزن مولکولی بالا است که لایه میانی فیبرهای چوبی را تشکیل داده و فیبرها را به یکدیگر متصل نگه می‌دارد. واحدهای اصلی ساختار پلیمری آن شامل سه الکل پروپنیل معطر (مونولیگنول‌ها) هستند: الکل کونیفریل (coniferyl alcohol)، الکل پی-کوماریل (p-coumaryl alcohol) و الکل سیناپیلیل (sinapyl alcohol). الکل کونیفریل واحد اصلی در لیگنین است.

کلسیم لیگنوسولفونات از محلول پساب فرآیندهای خمیرسازی سولفیت و سولفات چوب یا از فرآیند خمیرسازی سولفات (کرافت) به دست می‌آید. این ماده ممکن است تا ۳۰٪ قندهای کاهنده داشته باشد.

این پرونده حاوی داده‌های سم‌شناسی در مورد کلسیم لیگنوسولفونات (۶۵-۴۰) است. کلسیم لیگنوسولفونات (۶۵-۴۰) از چوب نرم در روش خمیرسازی سولفیت برای تولید کاغذ به دست می‌آید. در این فرآیند، یون‌های بی‌سولفیت با پلیمر لیگنین طبیعی چوب واکنش داده و لیگنین سولفونه شده (لیگنوسولفونات) را تشکیل می‌دهند. این واکنش، محلولیت پلیمر لیگنین آب‌گریز در آب را افزایش می‌دهد.

فرمول شیمیایی (C₉H₁₀CaO₄S)n  :

ظاهر: پودر قهوه‌ای محلول در آب 

وزن مولکولی: 462.55 گرم بر مول (میانگین)

خواص فیزیکی و شیمیایی لیگنو سولفونات

لیگنو سولفونات که یک پلیمر طبیعی است و از ماده لیگنین به دست می‌آید، برای اولین بار در دهه‌ی ۳۰ میلادی مورد استفاده قرار گرفت. چارچوب آلی لیگنو سولفونات کلسیم، یک پلیمر تصادفی سولفونیزه شده از سه نوع الکل‌ معطر است.

لیگنو سولفونات‌ها به طور عمده به عنوان روان کننده بتن یا کاهنده آب بتن مصرف می‌شوند. مکانیسم عمل لیگنو سولفونات‌ها، بر پایه خاصیت پخش‌کنندگی ذرات سیمان در آب است. در سال‌های بعد، کم کم مواد دیگری نیز به این صنعت معرفی شدند؛ موادی مانند ملامین فرمالدئید سولفونه SMF، نفتالن فرمالدئید سولفونه و اخیراً رزین‌های آکریلیک استری و اتری موسوم به پلی کربوکسیلات‌ها. در این میان، همچنان صنعت لیگنو سولفونات توانسته است ایرادات ساختاری این ترکیبات را برطرف کرده و جایگاه خوبی برای لیگنو سولفونات، در بین مواد کاهنده آب بتن، حفظ کند. امروزه لیگنو سولفونات‌ها به تنهایی و یا در ترکیب با دیگر مواد، در این صنعت به طور گسترده استفاده می‌شوند.

تولید کلسیم لیگنوسولفونات:

کلسیم لیگنوسولفونات به عنوان یک محصول جانبی از فرآیند خمیرسازی سولفیت (sulfite pulping) تولید می‌شود. این فرآیند برای استخراج سلولز از چوب مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در طول فرآیند خمیرسازی، بخش لیگنین موجود در چوب سولفوناته شده و اسید لیگنوسولفونیک را تشکیل می‌دهد.

سپس، اسید لیگنوسولفونیک با ترکیبات کلسیم خنثی می‌شود تا کلسیم لیگنوسولفونات تولید شود.

روش تولید لیگنو سولفونات کلسیم

در خمیر چوبی که شامل ترکیباتی با پیوندهای اتری است، ترکیب الکتروفیل حاصل از تجزیه‌ی اتر، با یون بی سولفیت (HSO₃⁻) واکنش داده و سولفونات تولید می‌شود:

R-O-R’ + H⁺ → R⁺ + R’OH

R⁺ + HSO₃⁻ → R-SO₃H

محل اصلی برای جداسازی اتر، کربن α (اتم کربن متصل به حلقه معطر) در پروپیل (سه کربن خطی) زنجیره جانبی است. واکنش‌های زیر، ساختار اصلی لیگنوسولفونات‌ها را مشخص نمی‌کنند؛ زیرا لیگنین و مشتقات آن، ترکیبات پیچیده‌ای هستند و هدف ما این است که ساختار اصلی لیگنوسولفونات‌ کلسیم را به دست آوریم. گروه‌های R1 و R2 می‌توانند گروه‌های متنوعی از گروه‌های قابل یافت در ساختار لیگنین باشند. سولفونیزاسیون در زنجیره‌ی جانبی اتفاق می‌افتد، نه بر روی حلقه آروماتیک مانند p- تولوئن٬سولفونیک اسید.

۱. استخراج لیگنین از مواد اولیه:

لیگنین، که یک ماده طبیعی موجود در دیواره سلولی گیاهان است، از فرآیند تولید خمیر کاغذ (به‌ویژه فرآیند سولفیت) به شکل محصول جانبی به دست می‌آید.در فرآیند سولفیت، چوب یا دیگر مواد سلولزی با محلول سولفیت کلسیم (CaSO₃) یا بی‌سولفیت کلسیم تحت دما و فشار بالا (معمولاً 120-180 درجه سانتی‌گراد) پخته می‌شوند.در حین این فرآیند، لیگنین موجود داخل چوب به شکل لیگنوسولفونات محلول در آب تبدیل می‌شود و در مایع پسماند (liquor) باقی می‌ماند.

۲. جداسازی مایع پسماند :(Spent Liquor)

پس از پخت کامل چوب، مایع پسماند (حاوی لیگنوسولفونات، قندها، و سایر ترکیبات) از خمیر کاغذ جدا می‌شود.این محلول معمولاً به نام “مایع سولفیت” یا “liquor” شناخته می‌شود و حاوی لیگنوسولفونات کلسیم محلول است.

۳. خالص‌ و غلیظ سازی:

فیلتراسیون: مایع باقی مانده فیلتر می‌شود، تا ناخالصی‌های جامد (مانند ذرات چوب یا مواد معدنی) حذف شوند.

سپس مایع فیلترشده با استفاده از فرآیند تبخیر تغلیظ می‌شود ،تا محتوایات جامد آن افزایش یابد. که البته در این مرحله ممکن است فرآیندهای شیمیایی اضافی مانند تنظیم pH یا افزودن مواد شیمیایی برای حذف قندها انجام شود تا خلوص لیگنوسولفونات نیز افزایش یابد.

۴. تشکیل شدن لیگنوسولفونات کلسیم:

در فرآیند سولفیت، یون‌های کلسیم (Ca²⁺) موجود در محلول سولفیت کلسیم با گروه‌های سولفونات (SO₃⁻) لیگنین واکنش می‌دهند و لیگنوسولفونات کلسیم تشکیل می‌شود.اگر نیاز به تنظیم ترکیب باشد، ممکن است کلسیم اضافی (به صورت هیدروکسید کلسیم یا کربنات کلسیم) به مایع اضافه شود.

۵. خشک کردن و فرآوری نهایی محصول:

محلول تغلیظ‌شده حاوی لیگنوسولفونات کلسیم به صورت محلول مایع یا با استفاده از خشک‌کن‌های صنعتی مانند خشک‌کن پاششی  به شکل پودر خشک تبدیل می‌شود و در نهایت محصول نهایی به صورت پودر قهوه‌ای یا محلول مایع بسته‌بندی می‌شود.

۶. کنترل کیفیت:

محصول نهایی از نظر خلوص، میزان رطوبت، pH، و خواص شیمیایی (مانند میزان سولفوناسیون) بررسی می‌شود تا با استانداردهای صنعتی مطابقت داشته باشد.

طی فرآیند تولید و ساخت خمیر کاغذ از چوب، عموما یک مایع اضافی تولید می‌شود. این مایع اضافی، به عنوان یک محصول ضمنی حاوی مخلوطی پیچیده از مواد متفاوتی همچون فرآورده‌های تجزیه لگنین و سلولز، محصولات سولفوناتی لگنین، انواع گوناگون کربوهیدرات‌ها (شکرها) و اسید سولفروس‌های آزاد یا سولفات‌ها است.
پس از خنثی سازی و فرآیند رسوب‌گذاری و تخمیر، افزودنی لیگنو سولفونات کلسیم بتن، با شفافیت و خلوص گوناگون به دست می‌آید. میزان و درصد ترکیبات حاصل، به فاکتورهایی همچون خنثی‌سازی قلیایی، فرآیند خمیری شدن، درجه تخمیر و حتی نوع و سن چوب بستگی دارد.

کاربرد لیگنو سولفونات کلسیم

لیگنو سولفونات کلسیم را می‌توان به عنوان گیرنده، پرکننده، مایع ساز یا سورفکتانت، در صنایع مختلف مورد استفاده قرار داد.
از آنجایی که ذرات سیمان، به دلیل ریز و کوچک بودن، جاذبه‌ی سطحی بالایی دارند، زمانی که در آب پخش می‌شوند، به یکدیگر چسبیده و ایجاد توده‌های قفسی شکل می‌کنند. این ساختار، بخشی از آب را در خود حبس کرده و میزان آب مؤثر را کاهش می‌دهد. بنابراین خمیر ایجاد شده، روانی نسبتاً کمی دارد. با اضافه کردن مواد روان کننده به مخلوط بتن، این ماده، بر روی سطح ذرات سیمان، جذب سطحی شده و ساختار قفسی شکل را می‌شکند. با شکسته شدن این ساختارها، آب به دام افتاده آزاد می‌شود و باعث روان شدن مخلوط می‌گردد.

لیگنوسولفونات‌ها برای تولید گچ تخته نیز استفاده می‌شوند و با کاهش حجم آب، باعث کاهش درجه حرارت کوره شده و در مصرف انرژی صرفه‌جویی می‌شود. همچنین این مواد برای ایجاد قابلیت پخش شدن در رنگ‌ها، آفت کش‌ها، کربن سیاه و دیگر مواد جامد و غیر محلول در آب هم استفاده می‌شوند. از دیگر موارد مصرف لیگنوسولفونات‌ها، نی توان به کاربرد آن‌ها در تولید و دباغی چرم اشاره کرد. همچنین این ماده برای سرکوب کردن گرد و غبار در جاده‌ها نیز استفاده می‌شود.

افزودنی بتن:

کلسیم لیگنوسولفونات به عنوان یک کاهنده آب و روان‌کننده (Plasticizer) در مخلوط‌های بتن عمل می‌کند. این ماده کارایی (Workability) و پمپ‌پذیری بتن را بهبود می‌بخشد و امکان کاهش میزان آب مورد نیاز را فراهم می‌کند. این امر به افزایش مقاومت و دوام بتن منجر می‌شود.

سوپرروان‌کننده کلسیم لیگنوسولفونات، یک ماده فعال سطحی است که به بتن افزوده می‌شود. به دلیل جهت‌گیری گروه‌های هیدروفوب (آبگریز) که بر سطح ذرات سیمان جذب می‌شوند، این ذرات دارای بار منفی می‌شوند.

ذرات سیمان که اکنون همگی دارای بار منفی هستند، تحت تأثیر نیروی دافعه الکترواستاتیک از یکدیگر دور می‌شوند. این عمل باعث پخش شدن (Dispersing) سیمان در آب و تبدیل ساختار لخته‌ای (floc structure) اولیه به یک ساختار پراکنده می‌شود. در نتیجه، آب حبس شده در درون لخته‌ها آزاد شده و به این ترتیب، هدف از افزودن ماده کاهنده آب (کاهش دهنده) محقق می‌گردد.

کنترل گرد و غبار:

کلسیم لیگنوسولفونات می‌تواند به عنوان یک سرکوب‌کننده گرد و غبار در جاده‌های آسفالت نشده، سایت‌های ساخت و ساز و دیگر مناطق مستعد تولید گرد و غبار استفاده شود. هنگامی که روی سطح اعمال می‌شود، ذرات ریز را به هم می‌چسباند و تولید گرد و غبار را کاهش داده و دید را بهبود می‌بخشد.

کشاورزی:

در کشاورزی، کلسیم لیگنوسولفونات به عنوان پخش‌کننده، چسباننده و عامل فعال سطحی (Surfactant) در محصولات مختلف استفاده می‌شود، مانند:

• سموم دفع آفات و کودها: به بهبود پخش و چسبندگی مواد فعال کمک می‌کند.
• خوراک دام: به عنوان چسباننده و کمک‌کننده در فرآیند پلت‌سازی عمل می‌کند و کیفیت و پایداری خوراک را بهبود می‌بخشد.

سرامیک:

کلسیم لیگنوسولفونات به عنوان یک چسباننده و دفلوکولانت (Deflocculant) در فرمولاسیون‌های سرامیکی استفاده می‌شود. این ماده به بهبود خواص تعلیق و جریان دوغاب‌های سرامیکی کمک کرده و قالب‌گیری و شکل‌دهی بهتر را ممکن می‌سازد.

نفت و گاز:

در صنعت نفت و گاز، کلسیم لیگنوسولفونات به عنوان پخش‌کننده و امولسیون‌کننده در سیالات و گل حفاری استفاده می‌شود. این ماده به بهبود خواص رئولوژیکی (Rheological) سیال حفاری کمک کرده و عملکرد آن را افزایش می‌دهد. درواقعاین ماده برای کاهش ویسکوزیته دوغاب‌های معدنی در گل حفاری چاه‌های نفتی به کار می‌رود و جایگزین اسیدهای تانیک حاصل از درخت کبرآچو (یک درخت گرمسیری) شده است.

باتری‌های سربی:

در باتری‌های سربی برای کنترل تبلور سولفات سرب به کار می‌رود و به این ترتیب طول عمر باتری را افزایش می‌دهد.

 خوراک دام:

 کلسیم لیگنوسولفونات عمدتاً در خوراک دام به عنوان عامل چسباننده (binder) در تولید پلت‌ها به کار می‌رود تا از متلاشی شدن آن‌ها جلوگیری کند.

چسباننده مواد پودری و دانه‌ای:

می‌تواند به عنوان چسباننده برای مواد پودری و دانه‌ای عمل کند، از جمله: پودر سنگ آهن، پودر سرب و روی، زغال سنگ پودر شده، و فشرده‌سازی پودر کک برای ساخت گلوله‌های فشار؛ فشرده‌سازی ماسه چدن و فولاد ریخته‌گری؛ شکل‌دهی آجرهای گلی و کاشی‌های کف؛ و تبدیل مواد معدنی به گلوله. همچنین به عنوان عامل گرانول‌ساز برای سنگ آهک و سنگ‌های معدنی، کمک‌کننده فشرده‌سازی برای زغال سنگ و ضایعات فلزی و عامل پخش‌کننده برای دوغاب‌های گچ و خاک رس کاربرد دارد.

سایر کاربردها:

کلسیم لیگنوسولفونات همچنین در تولید محصولات مختلف دیگری نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد، مانند:

• رنگ‌ها و پوشش‌های بر پایه آب
• دباغی چرم
• مواد نسوز
• پخش‌کننده‌های رنگ و پیگمنت

فواید:

• جنبه‌ زیست‌محیطی:

کلسیم لیگنوسولفونات در مقایسه با برخی گزینه‌های دیگر، یک افزودنی شیمیایی نسبتاً دوستدار محیط زیست و غیر سمی محسوب می‌شود. این ماده از یک منبع تجدیدپذیر و پایدار – صنعت خمیرسازی چوب – به دست می‌آید.

• جنبه تنوع بالا در استفاده:

طیف گسترده‌ای از ویژگی های این ماده باعث می‌شود که برای بسیاری از کاربردهای صنعتی و کشاورزی مختلف مناسب باشد.

• جنبه اقتصادی:

به طور گسترده‌ای قابل دسترسی و اقتصادی است حتی به عنوان محصول جانبی حاصل از فرآیندی دیگر.

خرید لیگنو سولفونات کلسیم

خرید لیگنو سولفونات کلسیم

شیمی بازار به عنوان بورس آنلاین خرید و فروش مواد شیمیایی، امکان خرید لیگنو سولفونات کلسیم را به آسانی برای شما فراهم کرده است. این پلتفرم، کمک شایانی به مصرف‌کنندگان مواد شیمیایی می‌کند تا بتوانند در فضایی کاملا شفاف، به تامین‌کنندگان لیگنو سولفونات کلسیم از بین تمامی تولیدکنندگان، واردکنندگان و یا فروشندگان این ماده، دسترسی داشته و بهترین تامین‌کننده این محصول را با توجه به نیاز خود یافته و مستقیما و بدون واسطه با او ارتباط برقرار نمایند.

تامین‌کنندگان و تولید کنندگان لیگنو سولفونات کلسیم نیز می‌توانند نسبت به معرفی شرکت و محصولات خود، از امکانات شیمی بازار استفاده کرده و فعالیت خود را از طریق این پلتفرم، در فضای کسب و کار دیجیتال، بهتر و با هزینه‌ای مناسب‌تر توسعه دهند.

این مهم با امکاناتی همچون ایجاد پروفایل اختصاصی شرکت و درج آگهی فروش در شیمی بازار، به آسانی ممکن خواهد بود.