Characterization of Microparticle Retention Systems with Retention Process Analyzer

Abstract

In the literature survey retention mechanisms, factors effecting retention and microparticles were studied. Also commercial microparticle retention systems and means to measure retention were studied. Optical retention measurement with RPA and Lasentec FBRM was studied. The experimental part contains study of different cationic polyacrylamides, anionic silica, bentonite and new generation micropolymer. In these studies the dosage, dosing order and dosing history were changing factors. The experimental work was done with RPA-apparatus with which, the retention process can be followed in real time. In testing was found that silica yielded better retention, when dosed nontraditionally before the polymer. Also silica was very dependant on the polymer dosage. With bentonite good colloidal retention was achieved with relatively low doses. Unlike silica bentonite was not dependant on polymer dosage. The relation of bentonite and polymer dosage is more defining when high retention is wanted. With 3-component systems using bentonite very high retention was achieved. With silica no improvement in retention was found in 3-component systems compared to dual component systems.

Kirjallisuusosassa perehdyttiin retentiomekanismeihin, tekijöihin jotka vaikuttavat retentioon ja eri mikropartikkeleihin joita käytetään mikropartikkelijärjestelmien komponentteina. Lisäksi käsiteltiin käytössä olevia kaupallisia mikropartikkelijärjestelmiä, sekä laitteita joilla retentiota voidaan mitata laboratorio-olosuhteissa ja retention mittaamista optisesti RPA:lla sekä Lasentecin FBRM-menetelmällä. Kokeellisessa osassa tutkittiin erilaisia kationisia polyakryyliamideja, aninonista silikaa, bentoniittia ja uuden sukupolven mikropolymeeriä. Näillä aineilla tehtiin koesarjoja joissa muuteltiin annoskokoja ja annostelujärjestystä. Lisäksi annosteluhistorian vaikutusta tutkittiin. Kokeet tehtiin RPA-laitteella, jolla pystytään seuraamaan retentioprosessia reaaliaikaisesti koko prosessin ajan. Kokeissa todettiin, että annostelemalla silika ennen polymeeria saatiin korkeampia retentioita. Silika on myös huomattavan riippuvainen polymeeriannoksen suuruudesta. Bentoniitilla saavutettiin hyviä retentioarvoja jo pienillä annoksilla. Toisin kuin silika, bentoniitti ei ole riippuvainen polymeeriannoksesta vaan annostelun suhde on määräävä tekijä retention tehokkuuteen nähden. Kolmikomponenttijärjestelmillä saavutettiin bentoniitin kanssa erittäin korkeita retentioita, kun taas silikalla ei saavutettu lisäystä verrattuna tavalliseen kaksikomponenttijärjestelmään.