ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Влияние размера частиц

Согласно теории ДЛФО, критическая концентрация коагули­рующего иона не должна зависеть от размера коллоидной ча­стицы, но Визе и Хили [279] показали, что при дальнейшем уточнении теории, принимая во внимание и первый, и второй минимумы, можно объяснить, что устойчивость коллоиднрй системы возрастает с увеличением размера частиц. Стабиль­ность достигает максимума, а затем убывает. Подобное пове­дение системы никогда не регистрировалось в случае коллоид­ного кремнезема с размерами частиц в общепринятой области 5—100 нм.

Оттевил и Шоу [280] сообщили о некоторых наблюдаемых колебаниях в значениях к. к.к. ионов Ва2+ в зависимости от раз­меров частиц полистирольного латекса (30—212 нм), но не были представлены достаточно веские аргументы, доказываю­щие реальность этого эффекта [281]. Однако авторы работы [282] описали аналогичный эффект, в котором точка к. к.к. до­стигала максимального значения при использовании частиц раз­мером 758 нм. По-видимому, "полученные в этом случае резуль­таты объясняются воздействием второго минимума, предусмат­риваемого теорией ДЛФО, который имеет отношение только к относительно большим по размерам частицам.

Френс [283] отметил, что золи, содержащие металлические частицы, фактически можно фракционировать в соответствии с их размерами путем коагуляции электролитами различной концентрации. Полученные результаты объясняются понижен­ным значением вандерваальсового притяжения между неболь­шими частицами металла. Хардинг [237] в дальнейшем провел исследование этого явления в суспензиях, получаемых из пиро - генного кремнезема.

Что касается коллоидного кремнезема, то существуют опре­деленные условия, когда флокуляция непосредственно зависит от размеров частиц. Айлер [169] сообщил, что при флокуляции частиц коллоидного кремнезема диаметром 4—130 нм под дей­ствием ионов Са2+ в области рН 8—9,5 наблюдаются заметные изменения значений к. к.к. с увеличением размеров частиц. Од­нако, чтобы наблюдать этот эффект, необходима определенная величина к. к.к., представляющая собой количество ионов каль­ция, еще находящихся в растворе, без учета этих ионов, адсор­бированных на поверхности кремнезема.

При тщательном контролировании условий эксперимента большие по размеру частицы кремнезема могут быть скоагули - рованы и отделены от меньших частиц. Необходимое для коа­гуляции критическое число ионов кальция определяется как ко­личество таких ионов, адсорбированных на одном квадратном нанометре поверхности кремнезема независимо от размеров его частиц; но чтобы достичь такой величины адсорбции в том слу­чае, когда частицы становятся меньшими по размеру, в раст­воре должна поддерживаться более высокая концентрация ионов кальция. На поверхности кремнезема, которая уже несет от­рицательные заряды, каждый адсорбированный ион кальция освобождает только один ион водорода, образуя при этом один дополнительный отрицательный заряд на кремнеземной поверх­ности. Таким образом, каждый адсорбированный ион кальция сохраняет за собой один единичный положительный заряд (см. также [255]). Для частиц меньших размеров вследствие их бо­лее сильно искривленной поверхности каждый ион кальция, ад­сорбированный на внешней стороне поверхности частицы, будет отталкиваться от своих соседей по поверхности, причем резуль­тирующая сила будет направлена от поверхности кремнезема, поэтому для поддержания критической концентрации коагуля­ции адсорбированных ионов кальция требуется их более вы­сокая концентрация в растворе. Коагуляция, вероятно, обуслов­лена силами притяжения между поверхностями частиц крем­незема, несущими на себе мозаично расположенные положи­тельно и отрицательно заряженные участки.

Такое поведение, вероятно, характерно для больших по раз­меру двухзарядных и в любом случае многозарядных катионов, так как для ионов натрия нет никаких доказательств того, что концентрация отрицательных зарядов на поверхности частиц при заданных значениях рН и концентрации ионов натрия ме­няется в зависимости от размеров частиц. Другие большие по размеру катионы не были исследованы таким образом. Крити­ческие концентрации коагуляции для различающихся по разме­рам частиц показаны на рис. 4.176. Флокуляция под действием ионов Са2+, очевидно, не ведет к образованию постоянных си­локсановых связей между частицами кремнезема. Ион кальция отличается от иона натрия тем, что первый из них достаточно большой по своему размеру; это позволяет предотвращать пря­мой контакт между частицами кремнезема, и непосредственные связи Si—О—Si между частицами не возникают. Так, Алексан­дер и Айлер [80] обнаружили, что частицы кремнезема могут коагулировать из разбавленного раствора, но затем коагулят

Влияние размера частиц

РН

Рис. 4.176. Зависимость критических концентраций коагуляции ионов кальция от величины рН для различающихся по размерам частиц коллоидного крем­незема:

Кривая Удельная поверхность, м2/г Диаметр частица, нм

А

540

5

В

404

7

С

215

13

D

114

24

Е б

0

Оо

М в

210

13

А Значения диаметров подсчитаны из удельной поверхности, б Экстраполированная кривая, в По данным Аллена и Матиевича.

Может повторно диспергироваться в воде при удалении конов кальция.

Это явление, показывающее, что ион кальция нейтрализует только один заряд на поверхности кремнезема и сохраняет тем самым один свой положительный заряд, отмечалось также Бо - эмом и Шнайдером [284]. Гудмен [285] предложил соответствую­щую теорию, которая описывает возможность притяжения частиц кремнезема друг к другу под действием мозаично размещенных на поверхности каждой частицы положительно и отрицательно заряженных участков. Присутствие катионных зарядов, возни­кающих на поверхности кремнезема вследствие адсорбции ионов кальция, наглядно доказывается тем фактом, что подобная по­верхность способна затем адсорбировать анионы жирных кислот, что приводит к ее гидрофобизации. Такое явление используется в процессе флотации с целью удаления кремнезема из металли­ческих руд [286].

ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Реакционноспособный кремнезем

Высокие значения удельной поверхности и скорости раство­рения аморфного кремнезема позволяют проводить необходимые реакции при значительно более низких температурах, чем это требуется для измельченного в порошок кристаллического крем­незема. Повышенная химическая реакционная …

Гидрофильные покрытия на кремнеземе

Для некоторых применений желательно, чтобы поверхность кремнезема или стекла смачивалась водой. Но в то же время должны отсутствовать различные характерные ионные, гидро­фобные или водородные связи, которые возникают при адсорб­ции органических …

Наиболее ранние биологические формы

Несомненно, что наиболее древними ископаемыми остатками живых организмов являются сине-зеленые водоросли, обнару­женные в виде включений в шерте (микрокристаллическом кремнеземе), открытые Баргхорном и Тайлером [12] и в дальней­шем изученные многими исследователями …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@inbox.ru
msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.