ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Получение из коллоидного кремнезема

Формирование - геля из коллоидного кремнезема обсужда­лось в гл. 4. Коллоидный кремнезем в настоящее время досту­пен в виде концентрированных золей, различающихся размерами содержащихся в них частиц. Такой кремнезем, без сомнения, будет играть все возрастающую роль в промышленном про­изводстве силикагелей.

Проведение реакции между растворимым силикатом и кис­лотой в течение длительного времени являлось общепринятым способом промышленного производства силикагелей. Однако существуют определенные ограничения, которые всеми при­знаются. Например, невозможно вырастить частицы кремнезема большего размера до того, как начнется процесс формирова­ния геля. При низких значениях рН, когда кремневая кислота устойчива достаточно долго, так что становится возможным отливать ее в желаемую форму, первичные частицы сохраняют размер менее 2—3 нм в диаметре. При рН 4.—10, за исключе­нием низких концентраций кремнезема, соль натрия вызывает очень быстрое осаждение или гелеобразование, так что рост дискретных частиц до начала формирования геля оказывается невозможным. Диаметр частиц геля на конечной стадии состав­ляет 3—7 нм [222]. Таким образом, когда силикат натрия используется при изготовлении геля, то какое-либо дальнейшее уменьшение удельной поверхности или увеличение диаметра пор должно проводиться путем последующей обработки сили - кагеля, например нагреванием образца в воде или при высокой температуре в парах воды. Вымывание соли представляет собой медленный процесс, и в результате получается большое коли­чество отработанной сточной воды. Чтобы избежать этого, раствор силиката натрия можно вначале пропустить через ионит в водородной форме, и если процесс выполняется при низкой температуре, то можно обеспечить выход 12 %-ного золя кремневой кислоты [223]. Если только не идет дальнейшего превращения в коллоидные частицы большего размера, то по­лучается точно такой же силикагель с частицами малого раз­мера и тонкими порами, как и в случае применения способа кислотной обработки силиката.

Как было показано в гл. 4, способы горячего ионного обмена или электродиализа с использованием более концентрирован­ного раствора силиката натрия дают возможность получать коллоидный кремнезем с заданными большими размерами частиц при концентрации по крайней мере 12—15 % Si02. Остаточные небольшие количества натрия могут быть удалены путем проведения дальнейшего ионного обмена. Изменяя кон­центрацию и размер кремнеземных частиц в золе, который затем подвергается гелеобразованию, представляется возмож­ным приготовить силикагель с заранее заданным размером пор, объемом пор и удельной поверхностью.

Существует одно различие между силикагелями, приготов­ляемыми из стабилизированного коллоидного кремнезема, и

19 Заказ. У» 250

Силикагелями из кремневой кислоты, которое заключается в том, что коммерческий коллоидный кремнезем готовится в горячих, слабощелочных условиях, так что отпадает необхо­димость промывания водой, и частицы кремнезема освобож­даются от микропор. С другой стороны, частицы, приготовлен­ные полимеризацией кремневой кислоты обычно при рН <7 и при температуре менее 80°С, а также часто в присутствии солей натрия, могут оказаться микропористыми. Это положе­ние обсуждалось Высоцким и др. [221], которые подтвердили, что поры могут быть доступными для молекул воды, но не для больших молекул.