Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Покрытие поверхности,%
Рис. 4.26. Зависимость концентрации коагулянта от степени покрытия поверхности кремнезема алюмосиликат-ионами.
Для коагуляции 50 мл I %-ного золя с частицами кремнезема размером 14 нм при указанной на графике доле покрытия поверхности частиц алюмосиликат-ионами требуется определенный объем 1 %-ного раствора бромида цетилтриметил-аммония (БЦТМА).
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
563
Модифицированный оксидом алюминия золь значительно более устойчив в отношении гелеобразования в области рН 4—6, в которой немодифицированный золь наиболее быстро
0,001 0,01 0,10 1,0
Нормальность ИаСІ
Рис. 4.27. Зависимость времени гелеобразования от нормальности КаС1.
Показана стабильность модифицированного алюмосиликатом золя кремнезема лю-КОКс-АМ (сплошная линия) по сравнению с немодифицированный золем людокс-НЭ (пунктир) при 25 СС. Цифрами на рисунке показаны значения рН.
превращается в гель (рис. 4.27), а также наименее чувствителен к присутствию соли.
Другие анионы
Другие элементы, по-видимому, ведут себя иначе, чем алюминий в отношении образования анионных центров на поверхности кремнезема. Шафер и Рой [420] отметили, что ион Сг3+ не может образовывать чтырехкоординированную ассоциацию с атомами кислорода в отличие от алюминия. Однако Вагнер [421] утверждал, что стабилизированные золи могут получаться в случае пирогенного кремнезема, приготовленного сжиганием БЮЦ вместе с А1С13 или ИСЦ. Казалось бы, что отрицательный заряд на поверхности должен был возникать в присутствии А13+, но не Т14+. Возможно, что частицы просто покрываются оксидами А1203 или ТЮ2 и при этом заряжаются положительно при низких значениях рН.
Железо, по-видимому, было бы подходящим для формирования ферросиликат-аниона, но атом Ре может оказаться слишком большим по размеру, как и Сг. Тем не менее некоторое специфическое действие должно проявляться, поскольку присутствие ионов Ре3+ в золях кремнезема не вызывает окраши-
10*
564
Глава 4
вания в коричневый цвет в той степени, как это имеет месте в случае Ре(ОН)3. Хацель, Гордон и Шок [422] сообщили, что при смешивании золя кремнезема при рН 2,2 с раствором соли железа(III) такое окрашивание обесцвечивалось даже после того, как повышалось значение рН.
Чтобы сохранить отрицательный заряд на частице кремнезема при низких значениях рН, т. е. в тех условиях, когда на поверхности чистого кремнезема имеется совсем незначительный заряд, требуется, чтобы замещающий атом не только имел валентность менее 4, но также обладал сильным сродством к кремнезему при низких рН и оставался бы четырехкоорди-нированным по отношению к кислороду. Всем этим требованиям отвечает только алюминий. Действие бора, очевидно, не было исследовано, но связь 51—О—В гидролитически нестабильна, ч Был описан [423] другой тип отрицательно заряженного покрытия золя кремнезема. Фосфаты Се, КН, Бп, И или Ъг в коллоидной форме способны вступать в реакцию с коллоидным кремнеземом, после чего такие системы регулируются до рН 9 добавлением какого-либо летучего основания. Многозарядные ионы металлов в комплексных соединениях, вероятно, присоединяются к кремнеземной поверхности, и указанные фосфаты создают в коллоидной системе отрицательный заряд, распространяющийся на все частицы.
Положительно заряженные частицы
Покрытия оксидами поливалентных металлов
Отрицательный заряд на поверхности кремнезема может измениться на противоположный в результате адсорбции на поверхности избыточного количества вещества, обладающего положительным зарядом. Обращение зарядов в коллоидных системах давно известно, но концентрированный кремнеземный золь такого типа с частицами, обладающими положительным зарядом на поверхности, впервые был выделен Александером и Болтом [424]. Авторы определили, что покрытия оксидами поливалентных металлов могут быть нанесены на всю поверхность частиц и обеспечить максимальную устойчивость золя. Сюда относятся оксиды трех- и четырехвалентных металлов, например алюминия, хрома, галлия, титана и циркония. Предпочтение следует отдать золю с содержанием 26 % кремнезема и 4 % А1203, в котором положительно заряженные частицы сопровождаются противоионами — хлорид-ионами. Для изготовления такого продукта подкисленный золь кремнезема смешивали с основной солью металла, содержавшей чрезвычайно небольшие коллоидные частицы оксида металла, которые
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
565
и адсорбировались на поверхности кремнезема. Миндик и Ревен [425] приготовляли основные соли металлов в присутствии золя кремнезема смешиванием золя с солью металла и последующим удалением большей части анионов соли ионным обменом. Подобным образом золь с покрытием частиц оксидом титана приготовляли посредством гидролиза титансодержащего органического соединения в стабилизированном кислотой золе кремнезема при рН <2 и последующего нагревания смеси для того, чтобы вызвать осаждение оксида титана на поверхности кремнеземных частиц [426, 427]. Коварик [428] получил патент на частичное покрытие оксидом металла в виде А1203. Покрытие получалось смешиванием А12(ОН)5С1 с золем кремнезема и удалением ионов С1_ с помощью анионита в бикарбонатной форме. Для устранения хлорид-ионов можно использовать основной ацетат алюминия, стабилизированный борной кислотой [429].
