Cтраница 3
Чтобы получить стабильный концентрированный золь, необходимо удалить растворенные соли из этого разбавленного продукта. Коллоидный кремнезем коагулируется путем добавки небольшого количества хлористого кальция или бария; осадок отфильтровывается для удаления растворимых солей, частицы кремнезема удерживаются при этом в агрегированном состоянии при помощи коагулирующих ионов бария или кальция. Затем золь кремнезема регенерируют смешением осадка с ионообменной смолой для удаления коагулирующих ионов металлов. Поливалентные ионы металлов, по-видимому, связывают частицы друг с другом в осадке во время процесса отмывки. [31]
Другие усовершенствования, введенные Алек-сандером [9] и Эткинсом [10] в отношении величин допустимой концентрации соли и оптимального содержания щелочи, дали возможность получить целый ряд концентрированных золей кремнезема, охватывающий широкую область размеров частиц. Получали достаточно очищенный от натрия кислый золь кремнезема, который затем стабилизировали, и выращивали частицы до желаемого размера. [32]
Указанный способ оказывается полезным для качественного обнаружения небольших количеств коллоидных веществ в растворе. Основным моментом в этом способе является использование индикатора - золя, имеющего частицы с диаметром, равным примерно одной четверти длины световой волны, что дает возможность легко их наблюдать при адсорбции монослоя этих частиц на черной стеклянной подложке. Поверхность промывается или высушивается, затем на нее осаждается золь кремнезема с размером кремнеземных частиц 100 - 200 нм, используемый в качестве индикатора; избыток золя вымывается, и, наконец, пластинка повторно высушивается. Частицы кремнезема прилипают во всех тех местах стеклянной подложки, где было адсорбировано катионное вещество из испытуемого раствора. Полученная кремнеземная пленка может в таком случае легко просматриваться по интерференционному окрашиванию. [33]
Однако, когда частицы кремнезема агрегируют и образуют суспендированную в системе массу микрогеля, подобные агрегаты составляют дисперсную фазу, которая также включает в себя и воду. В последнем примере масс. / о SiO2 значительно понижен. Александер [9] подробно описал этот способ измерений. Золь кремнезема деионизируют и значение рН доводят до 2 добавлением сильной кислоты. Наиболее удобна для проведения эксперимента концентрация - 4 % SiO2, которая должна быть в точности известна. [34]
Для того чтобы лучше понять механизм растворения, было сделано сравнение относительной эффективности целого ряда полярных соединений с целью возможности сопоставления структуры и активности водородной связи. Метод заключался в измерении минимальной концентрации способного к образованию водородной связи агента, которая требуется, чтобы замедлить образование осадка желатин-кремневой кислоты, причем все другие факторы оставались постоянными, в частности, характеристики кремневой кислоты. Но не всегда можно точно воспроизвести приготовление золя кремневой кислоты. Так было найдено, что абсолютная концентрация способного к образованию водородной связи агента, необходимая для замедления осаждения желатин-кремнеземистого комплекса, изменялась несколько раз, пока золь кремнезема старел в течение 24 час. Поэтому была применена следующая схема для того, чтобы получить воспроизводимые сравнительные величины активности водородной связи. [35]
Как показано на рис. 4.15, усадка кремнеземного геля легко просматривается в том случае, когда тонкий слой золя высушивается на гладкой поверхности. На первом этапе формируется прозрачная, связанная с поверхностью пленка геля, а затем по мере высушивания пленка сжимается с разрывами, образующимися в направлении высушивания, так что получается непрочный волокнистый или похожий на волосы остаток кремнеземного геля. Частицы размером 100 нм могут образовывать ленточки геля шириной вплоть до 1 мм, а при использовании частиц еще большего размера остаются относительно большие тонкие пленки. Золь, состоящий из малых частиц, превращается в гель при более низкой концентрации кремнезема, и, следовательно, образовавшийся по мере испарения воды из пленки золя с данной концентрацией кремнезема гель сжимается более сильно и растрескивается на небольшие, относительно более твердые кусочки геля. Таким образом, получается некоторая определенная небольшая по толщине пленка геля, которая полностью покрывает поверхность сплошным слоем. Хотя сам по себе золь кремнезема при высушивании может и не образовывать сплошной пленки, тем не менее он способен вести себя подобно прочному гелю и заполнять промежутки между большими по размеру частицами или волокнами. [36]
Катионные полимеры прочно адсорбируются из воды на поверхности кремнезема во всей области значений рН в отсутствие каких-либо полярных растворителей. В том случае, когда углеводородная цепь полимера содержит четвертичные аммониевые ионы на коротких боковых цепях, для такой полимерной молекулы появляется возможность располагаться плоско вдоль поверхности. В случае аммониевой соли поли ( г - метилдиэтилэтилметакрклата) каждый сегмент катионного полимера покрывает площадь 1 - 2 нм. Для покрытия больших по размеру частиц кремнезема с почти плоскими по форме локальными участками поверхности требуется меньшее количество полимера в расчете на единицу поверхности. Однако когда после этого на такую поверхность накладываются коллоидные частицы кремнезема, то некоторое число аминогрупп разворачивается и адсорбируется уже на этих небольших частицах, удерживая их тем самым на плоской поверхности. Когда избыточный золь кремнезема смывается, на поверхности еще сохраняется слой адсорбированных кремнеземных частиц, и вся система остается гидрофильной. [37]