Золи - кремнезем
Cтраница 2
Херд, Раймонд и Миллер [18], а также и другие показали, что соли натрия, как, например, хлорид или нитрат, понижают стабильность золей кремнезема. Следовательно, не является неожиданным, что золи, полученные при взаимодействии кислоты с силикатом натрия, весьма неустойчивы. Описаны два метода отделения кремневой кислоты от электролита, которые основаны на применении органических растворителей. [16]
Хорошо известно, что золи поликремневой кислоты, в которых частицы кремнезема или полимерные единичные образования, составляющие только 20 - 30 А в диаметре, могут формироваться в гели при концентрациях кремнезема ниже 0 5 - 1 0 масс. %, но все же практичнее оказываются коммерческие золи кремнезема с частицами 50 - 300 А в диаметре, которые не образуют гелей при таких низких концентрациях. Одна из причин заключается в том, что скорость формирования геля оказывается до такой степени низкой, что подобные гели наблюдаются редко. Другая причина состоит в том, что, когда такие разбавленные золи формируют гель, структура оказывается настолько хрупкой и слабой, что стремится сжаться, образуя разбухший осадок. [17]
Радчевский и Рихтер [44] изучали образование силикагеля при помощи электронного микроскопа. Золи кремнезема, приготовленные путем гидролиза четыреххлористого кремния и очищенные электродиализом, вначале содержали частицы меньше 10 м ц в диаметре. [18]
Кремнезем в водных растворах щелочных силикатов может находиться в коллоидной форме из-за склонности SiO2 к полимеризации. Устойчивость золей кремнезема находится в зависимости от концентрации SiOa и от присутствия в них примесей электролитов. [19]
Например, золи кремнезема, приготовленные по методу Бехтолда и Снайдера [49], могут быть превращены в гели путем понижения рН примерно до 5 5 при добавлении небольшого количества кислоты для нейтрализации щелочи, которая присутствует в золях в качестве стабилизирующего агента. Александер и Дилер [50] показали, что если такой золь подкислить и высушить, то поверхность подученного при этом порошка геля соответствует поверхности, рассчитанной из диаметра частиц золя другими методами, как, например, при помощи электронного микроскопа или из молекулярного веса, определенного методом рассеяния света. [20]
Взаимная коагуляция коллоидов играет роль в процессах образования некоторых минералов глин. Так, отрицательно заряженные золи кремнезема ( точнее-кремневых кислот) взаимодействуют с положительно заряженными золями глинозема ( точнее-гидроокиси алюминия. При этом в результате взаимной коагуляции образуется смешанный осадок гелей кремнезема и глинозема обычно с примесью коллоидной гидроокиси железа, свободный золь которой заряжен положительно. Состав получающегося осадка может колебаться в зависимости от условий, в частности-от рН среды. Так может происходить, например, образование отложений каолина. Такого рода процессы взаимной коагуляции происходят и в почвах. [21]
Одной из характерных особенностей таких золей является то, что их можно высушить и повторно пептизировать. Поскольку в растворе покрытые оксидом алюминия золи кремнезема не образуют растворимого кремнезема и на поверхности частиц отсутствуют силанольные группы, то при высушивании золя до состояния порошка силоксановые связи между отдельными частицами не будут формироваться. При низких значениях рН некоторые анионы способны оказывать дестабилизирующее действие, как это и следует ожидать от поливалентных анионов. [22]
 |
Зависимость времени гелеобразования от концентрации кремнезема для частиц диаметром 14 нм при различных значениях рН. [23] |
Ниже рН 3 5 присутствие солей слабо влияет на скорость гелеобразования, тогда как смешиваемые с водой органические жидкости, подобные спирту, замедляют этот процесс. Выше рН 3 5, когда коммерческие золи кремнезема начинают нести на поверхности частиц отрицательный заряд, добавление соли понижает суммарный результирующий эффект отталкивания частиц, и, как это было показано Бакстером и Брайантом [225], коагуляция и желатинирование значительно ускоряются. Добавление соли к разбавленному золю вызывает во всей системе коагуляцию и осаждение, тогда как такое добавление к концентрированному золю приводит к тому, что коагуляция протекает быстро и не отличима от гелеобразования. [24]
Еще далеко не все ясно в отношении изоэлектрической точки кремнезема. Авторы полагают, что высокая кислотность золей кремнезема, наблюдавшаяся другими исследователями, была обусловлена недостаточной очисткой. [25]
 |
Схема аппарата для электродекантации. [26] |
Наиболее важным фактором при использовании метода ультрафильтрации для концентрирования золей кремнезема оказывается присутствие микрогеля или агрегатов из частиц кремнезема размером порядка полмикрона или более. Эти большие по размеру агрегаты диффундируют настолько медленно по сравнению с одиночными частицами, что переносятся потоком только до поверхности мембраны, где необратимо осаждаются в виде геля, уменьшая тем самым поток воды и ионов через мембрану. [27]
Брайент [183] изучал влияние размера частиц и концентрации электролита на кривую кислотно-основного титрования золей кремнезема и интерпретировал полученные данные в понятиях теории полимерных электролитов, принимая во внимание преимущественную адсорбцию катионов, а также тот факт, что при высоких значениях рН кремнеземные частицы растворяются с образованием силикатов. Концентрация анионных зарядов может выражаться как число миллиэквивалентов основания, приходящихся. Хестон, Дилер и Сире [185] показали, что при данном значении рН число зарядов, приходящихся на единицу поверхности кремнезема, не зависит от размера частиц. Фундаментальные исследования ионных зарядов на поверхности раздела вода - оксиды металлов и вода - кремнезем были выполнены Грэмом [186], Перрамом [187], Парксом [188], Алленом, Матиевичем и Местесом [189], Тед - - Росом и Ликлема [190], Иетсом и Хили [191] и другими. Высоцкий и Стражеско [192] обратили особое внимание на природу катионообмена или заряженных мест на поверхности. [28]
Свойство коллоидного кремнезема образовывать пленки улучшается путем введения диспергированных микроволокнистых материалов в золь, чтобы добиться минимального образования сетки волосных т-рещин. Барбарас [624] утверждает, что целесообразно использование хризотил-асбеста, который в форме коротких волокон может диспергировать до коллоидного состояния при введении его в стабилизированные щелочью золи кремнезема. В этом случае образование волосных трещин также сводится к минимуму, и прочность сетки улучшается за счет добавления некоторых водорастворимых полимеров, хотя многае полимеры оказывают вредное воздействие. Было заявлено, что желатин [625], способные полимеризоваться циклические сульфониевые амфотерные ионы [626] и не вызывающий гелеобразования агент флокуляции, такой, например, как линейный углеводородный полимер с четвертичными имидазо-лами в боковых цепях [627], оказывают благотворное влияние. [29]
Полисиликаты характеризуются широким диапазоном полимерности анионного состава и являются дисперсиями коллоидного кремнезема в водном растворе силикатов щелочных металлов. Синтез и практическое применение полисиликатов в качестве связующего позволили заполнить существовавший пробел в системе щелочных силикатных связующих, которые, таким образом, представлены тремя группами по мере уменьшения щелочности: растворимые ( жидкие) стекла, полисиликаты, золи кремнезема. [30]
Страницы: 1 2 3