Application of a protective coating on sodium percarbonate particles in a fluidized bed apparatus

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Sodium percarbonate (SPC) is used as an environmentally friendly bleaching agent in synthetic detergents. This strong oxidizing agent is incompatible with some other detergent components, such as enzymes. This problem can be solved by encapsulating SPC, whose delayed release will allow the enzymes to function with maximum efficiency before deactivation in the presence of SPC. Therefore, the selection of a coating material and the coating layer thickness seems to be a relevant research direction. In this work, SPC granules were encapsulated by spraying a sodium silicate solution through a pneumatic nozzle over a fluidized layer of granules. Encapsulated SPC samples with the coating content of 5, 8, 10 and 13% of the mass of the initial product were obtained. The dissolution kinetics of the obtained capsules under static and dynamic conditions was studied. At the relative coating mass of 5, 8, 10 and 13%, the dissolution time under dynamic conditions comprised 10, 14, 19 and 30 min, respectively. In order to predict the release of the active component from encapsulated SPC under the conditions different from those used in the conducted experiments, a mathematical model of this process was obtained. For parametric identification of the mathematical model by solving an inverse problem, the value of the effective diffusion coefficient of SPC through the capsule was found to be 1·10-10 m2/s. The calculated and experimental values of SPC release from the encapsulated granules showed good agreement.

About the authors

A. A. Lipin

Ivanovo State University of Chemistry and Technology

Email: lipin.a@mail.ru

A. G. Lipin

Ivanovo State University of Chemistry and Technology

Email: 157lipin@mail.ru

References

  1. Steber J. The ecotoxicity of cleaning product ingredients. In: Handbook for cleaning/decontamination of surfaces. Elsevier Science, 2007. P. 721–746. https://doi.org/10.1016/B978-044451664-0/50022-X.
  2. Ruiz E.J., Ortega-Borges R., Jurado J.L., Chapman T.W., Meas Y. Simultaneous anodic and cathodic production of sodium percarbonate in aqueous solution // Electrochemical and Solid-State Letters. 2008. Vol. 12, no. 1. https://doi.org/10.1149/1.3005555.
  3. Wada T., Nakano M., Koga N. Multistep kinetic behavior of the thermal decomposition of granular sodium percarbonate: hindrance effect of the outer surface layer // Journal of Physical Chemistry A. 2015. Vol. 119, no. 38. P. 9749–9760. https://doi.org/10.1021/acs.jpca.5b07042.
  4. Bracken J., Tietz D. Analysis of OxiClean: an interesting comparison of percarbonate stain removers // Journal of Chemical Education. 2005. Vol. 82, no. 5. P. 762–764. https://doi.org/10.1021/ed082p762.
  5. Tredwin C.J., Naik S., Lewis N.J., Scully C. Hydrogen peroxide tooth-whitening (bleaching) products: review of adverse effects and safety issues // British Dental Journal. 2006. Vol. 200. P. 371–376. https://doi.org/10.1038/sj.bdj.4813423.
  6. Bjørsvik H.R., Merinero J.A.V., Liguori L. Nitroarene catalyzed oxidation with sodium percarbonate or sodium perborate as the terminal oxidant // Tetrahedron Letters. 2004. Vol. 45, no. 47. P. 8615–8620. https://doi.org/10.1016/j.tetlet.2004.09.156.
  7. Li B., Han Z., Ma J., Qiu W., Li W., Zhang B., et al. Novel sodium percarbonate-MnO2 effervescent tablets for efficient and moderate membrane cleaning // Water Research. 2022. Vol. 220. P. 118716. https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118716.
  8. Koukabi N. Sodium percarbonate: a versatile oxidizing reagent // Synlett. 2010. Vol. 19. P. 2969–2970. https://doi.org/10.1055/s-0030-1258997.
  9. Xu H., Pang Y., Li Y., Zhang Sh., Pei H. Using sodium percarbonate to suppress vertically distributed filamentous cyanobacteria while maintaining the stability of microeukaryotic communities in drinking water reservoirs // Water Research. 2021. Vol. 197. P. 117111. https://doi.org/10.1016/j.watres.2021.117111.
  10. Wada T., Koga N. Kinetics and mechanism of the thermal decomposition of sodium percarbonate: Role of the surface product layer // Journal of Physical Chemistry A. 2013. Vol. 117, no. 9. P. 1880–1889. https://doi.org/10.1021/jp3123924.
  11. Medvedev A.G., Melnik E.A., Shabalova I.V., Mikhailov A.A., Khitrov N.V., Tripolskaya T.A., et al. Development of combined granulation and encapsulation process in production of sodium percarbonate // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2017. Vol. 51, no. 4. P. 515–522. https://doi.org/10.1134/S004057951704011X.
  12. Vemmer M., Patel A.V. Review of encapsulation methods suitable for microbial biological control agents // Biological Control. 2013. Vol. 67, no. 3. P. 380–389. https://doi.org/10.1016/j.biocontrol.2013.09.003.
  13. Мухина М.Т., Боровик Р.А., Коршунов А.А. Удобрения пролонгированного действия: основные этапы и направления развития // Плодородие. 2021. N 4. С. 77–82. https://doi.org/10.25680/S19948603.2021.121.23.
  14. Липин А.Г., Небукин В.О., Липин А.А. Капсулирование гранул в полимерные оболочки как метод создания минеральных удобрений с регулируемой скоростью высвобождения питательных веществ // Современные наукоемкие технологии. Региональное приложение. 2017. N 3. С. 86–91.
  15. Timilsena Y., Haque M., Adhikari B. Encapsulation in the food industry: a brief historical overview to recent developments // Food and Nutrition Sciences. 2020. Vol. 11, no. 6. P. 481–508. https://doi.org/10.4236/fns.2020.116035.
  16. Madlmeir S., Forgber T., Trogrlic M., Jajcevic D., Kape A., Contreras L., et al. Quantifying the coating yield by modeling heat and mass transfer in a Wurster fluidized bed coater // Chemical Engineering Science. 2022. Vol. 252. P. 117505. https://doi.org/10.1016/j.ces.2022.117505.
  17. Липин А.Г., Небукин В.О., Липин А.А. Оценка степени покрытия при капсулировании зернистых материалов в псевдоожиженном слое // Известия высших учебных заведений. Серия: Химия и химическая технология. 2019. Т. 62. N 5. С. 84–90. https://doi.org/10.6060/ivkkt201962fp.5793.
  18. Lipin A.A., Lipin A.G. Particle coating with composite shell in a pan granulator // Particulate Science and Technology. 2022. Vol. 40, no. 1. P. 123–130. https://doi.org/10.1080/02726351.2021.1927272.
  19. Li H., Liu D., Ma J., Chen X. Influence of cycle time distribution on coating uniformity of particles in a spray fluidized bed by using CFD-DEM simulations // Particuology. 2023. Vol. 76. P. 151–164. https://doi.org/10.1016/j.partic.2022.08.010.
  20. Puga A.V., Gracia-Valls R., Fernandez-Prieto S., Smets J., York D. Dual xanthan gum/poly(vinyl acetate) or alkyl-functionalized poly(vinyl alcohol) films as models for advanced coatings // Journal of Applied Polymer Science. 2014. Vol. 131, no. 19. https://doi.org/10.1002/APP.40870.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».