کاربردهای لیگنوسولفونات

لیگنوسولفونات یک پلیمر طبیعی است که از ماده لیگنین بدست می‌آید. از آنجا که لیگنین حلالیت خوبی در آب ندارد طی یک فرایند شیمیایی سولفوناسیون تبدیل به لیگنوسولفونات می‌شود. لیگنوسولفونات‌ها به علت انحلال پذیری بالا در آب در تولید بتن، افزایش مقاومت و دوام ساختارهای بتنی مورد استفاده قرار میگیرد و حجم آب مورد نیاز را کاهش می‌دهد .مکانیسم عمل آنها بر پایه خاصیت پخش‌کنندگی ذرات سیمان در آب می‌باشد. از دیگر کاربردهای لیگنوسولفونات‌ در تولید کود، حفاری در نفت و گاز، صنعت سرامیک، تثبیت خاک، تولید چسب و… می‌باشد.

1.روان کننده‌ها

عمده کاربرد لیگنوسولفونات‌ به عنوان روان کننده بتن میباشد که به عنوان کاهنده آب و افزاینده عدد اسلامپ بتن استفاده می‌شود. با بالارفتن عدد اسلامپ بدون آنکه بتن خواص خود را از دست بدهد روان‌تر شده و خلل و فرج بتن پر می‌شود. همچنین به دلیل کاهش نسبت آب به سیمان مقاومت بتن افزایش می‌یابد. هرچند با استفاده بیش از حد توصیه شده روان کننده‌ها به مخلوط بتن، شاهد جداشدگی ،کندگیری و آب انداختن بیشتری خواهیم بود.

2.کودها

افزودن کودهای آلی، مواد مغذی مورد نیاز رشد گیاهان را تامین و همچنین باعث افزایش توانایی خاک در نگه داشتن آب و مواد مغذی می شود که موجب حاصلخیزی و افزایش کیفیت خاک نیز می‌گردد. کلسیم لیگنوسولفونات که یکی از کودهای آلی موثر می‌باشد زمانی که به خاک اضافه شود نفوذ آب به خاک را آسان تر و آب را در منطقه ریشه نگه خواهد داشت. لیگنوسولفونات‌ها همچنین کشش سطحی را کاهش می دهند و بنابراین می توانند به راحتی روی سطح ماده جذب شوند. از آنجایی که ذرات کود دارای بارهای الکترواستاتیکی مشابهی هستند، یکدیگر را دفع می کنند. بنابراین، از تجمع ذرات جلوگیری می شود و یک ماده همگن تشکیل می شود.

یکی دیگر از اثرات کاهش کشش سطحی این است که باعث می شود هوا به اندازه کافی به ریشه گیاه برسد. همچنین لیگنوسولفونات با داشتن گروه‌های عاملی متنوع قابلیت تشکلیل کمپلکس با فلزات سنگین را داراست که منجر به پاکسازی خاک از این فلزات میگردد. علاوه بر این در حضور میکروارگانیسم ها لیگنوسولفونات به هیومک اسید تبدیل شده و خاک را غنی میسازد.

3.حفاری در نفت و گاز

یکی از مهم‌ترین مراحل بهره‌برداری از میادین نفت و گاز، عملیات حفاری و استخراج نفت می‌باشد. چنانچه حفاری در دریا انجام شود باید دکل‌های مناسب برسطح دریا قرار گیرند و امکانات لازم برای حفاری در دریا فراهم شود. پس از آنکه حفاری انجام شد و انتهای چاه به مخزن رسید باید با توجه به فشار چاه و عمق آن و با استفاده از تجهیزات مخصوص، نفت را استخراج کرد. به منظور حفر چاه و پایین آمدن عمق چاه وجود گِل حفاری به تنهایی برای جلوگیری از ریزش دیواره چاه کافی نیست. بنابراین در این مواقع از جداره که به صورت لوله فولادی مستحکم و توخالی است استفاده و آن را با سیمان به دیواره چاه متصل می‌کنند.

برای تقویت ساختار سیمان و مقاومت آن و جلوگیری از انعقاد مواد جامد استفاده از لیگنوسولفونات راه حل مقرون به صرفه ای است. لیگنوسولفونات کلسیم در دماهای بالا (250-150 درجه فارنهایت) در حفره‌های چاه در حین حفاری پایدار است .از این رو می توان در سیمان به کار برده شده در حین حفر چاه از لیگنوسولفونات کلسیم استفاده کرد.

4-آجر و سرامیک

استفاده از لیگنوسولفونات در تولید سرامیک‌ها، آجرهای نسوز در بهبود کیفیت محصول و میزان انرژی مصرفی تاثیرگذار است. خاصیت روان‌کنندگی این ماده سبب بهبود اختلاط مواد و همچنین کاهش میزان آب مصرفی می‌گردد. در نتیجه انرژی کمتری برای پرداخت، خشک کردن و پختن نیاز است. همچنین لیگنوسولفونات‌ها با داشتن خاصیت چسبندگی و بهبود خواص مکانیکی باعث افزایش مقاومت سرامیک و در نتیجه کاهش ترک خوردگی در محصول نهایی می‌گردد.

5- تثبیت خاک

امروزه مهندسین و کارشناسان کشاورزی برای تثبیت خاک عمدتا از مواد شیمیایی بهره می‌برند. با این حال، لیگنوسولفونات به عنوان یک ماده تثبیت‌کننده خاک دوست‌دار محیط زیست شناخته می‌شود. خاصیت چسبندگی لیگنوسولفونات باعث به هم پیوستن ذرات خاک شده و از نفوذ آب و فرسایش سطح جلوگیری می‌کند. در نتیجه طی سال‌های اخیر به عنوان یک راه حل ساده و مقرون به صرفه در ساخت جاده‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.

6- چسب

لیگنوسولفونات به دلیل داشتن خاصیت چسبندگی به خصوص در غلظت‌های متوسط به بالا به عنوان یک چسب طبیعی در موارد زیر کاربرد دارد:

• چسباندن دانه های خوراک دام برای بهبود کیفیت خوراک

• چسباندن ذرات کربن فعال که منجر به افزایش مقاومت می‌گردد.