ХИМИЯ КРЕМНЕЗЕМА

Коагуляция под действием органических веществ

Коагуляцию в растворимой системе силикат натрия—кис­лота можно проводить различными способами. Добавляемыми веществами могут быть:

1. Смешиваемые с водой растворители, такие, как ацетон. При высоком значении рН они вызывают коагуляцию силиката натрия, и при этом образуется осажденный либо твердый, либо полужидкий коацерват, способный вступать в реакцию с кис­лотой.

2. Органические катионные соединения, которые представ­ляют собой полимерные или поверхностно-активные вещества, поскольку имеют присоединенные большие углеводородные группы, способные вызывать коагуляцию силикатных ионов и частиц кремнезема в пределах широкой области рН.

3. Полярные органические соединения, являющиеся поли­мерными, например полиэтиленоксид, взаимодействуют с крем­неземом при низких значениях рН посредством образования водородных связей, что приводит к формированию осадков.

4. Водорастворимые полярные соединения с низкой молеку­лярной массой, например пропилтриэтилфосфат или диметил - формамид, взаимодействующие с кремнеземом при низких зна­чениях рН. Осажденный продукт получается при добавлении растворимых солей.

Во всех случаях, если значение рН оказывается менее 11, кремнезем подвергается полимеризации с образованием тонко­дисперсного продукта, который может быть отделен от коагу­лянта.

Коагуляция кремнезема. В кислом растворе коллоидные ча­стицы кремнезема подвергаются флокуляции при воздействии полимерных веществ, способных образовывать водородные связи. Был перепробован большой ряд полимеров (в том числе поли­виниловый спирт), которые смешивались в условиях водной среды до или после процесса осаждения с целью получения тон­кодисперсного кремнезема из раствора при низких значениях рН [428]. Алифатические амины с длинной цепью вызывают коагу­ляцию коллоидного кремнезема и приводят к образованию лег­кого, рыхлого порошка [429]. Катионные ПАВ адсорбируются на поверхности кремнезема и промотируют процесс коагуляции. Такой способ, использованный авторами работы [430], дает воз­можность получать тонкодисперсный чистый кремнезем из вод­ной среды путем гидролиза этилсиликата аммиаком. Объемная плотность получаемого кремнезема составляла около 0,1 г/см3.

Осаждение кремнезема в кислом растворе в виде коацервата, состоящего из маленьких жидких капелек, было описано в гл. 4.

Кремнезем, используемый в хроматографических колонках, мо­жет приготовляться подобным способом [431, 432].

Осажденный кремнезем, имеющий форму листочков и полу­чаемый флокуляцией коллоидного кремнезема четвертичным ам­мониевым основанием, с длинной цепью, уже рассматривался выше [433].

Коагуляция силиката натрия перед его нейтрализацией. При

Применении типичного способа, предложенного Мойером [434], раствор силиката натрия вливался в метанол, в результате чего образовывалась суспензия, состоящая из тонкодисперсных сфе­рических частиц силиката натрия. Затем частицы нейтрализо­вались проведением реакции с кислотой. По этому способу по­лучались глобулярные частицы силикагеля диаметром около 1—2 мкм с закругленными сглаженными краями. Канхофер

[435] для приготовления небольших по размеру частиц силика­геля смешивал алкиленполиамин с силикатом натрия перед тем, как проводить реакцию с кислотой. Получались силикагелевые частицы размером 5—20 мкм с необычайно низкой кажущейся плотностью. Вероятно, полиамин воздействует в качестве агента флокуляции и сводит к минимуму усадку геля.

При другом, отчасти похожем способе агентом выступает та­кое вещество, которое вызывает коагуляцию раствора силиката натрия, например спирт, NaCl или NH3. Это вещество добав­ляется в количестве, достаточном для того, чтобы происходило помутнение смеси посредством «кластерного эффекта», но не образовывался осадок. Согласно данным Бейкера и Аустина

[436] , при быстром подкислении такой смеси происходит оса­ждение кремнезема в виде частиц размером 11—22 нм с удель­ной поверхностью 69—301 м2/г. Продукт подобного типа,- как известно, представляет собой армирующий наполнитель для каучука, обладающий уникальными свойствами.