Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Айлер Р. -> "Химия кремнезема ч.2" -> 9

Химия кремнезема ч.2 - Айлер Р.

Айлер Р. Химия кремнезема ч.2. Под редакцией д-ра техн. наук проф. В.П.Прянишникова — М.: Мир, 1982. — 712 c.
Скачать (прямая ссылка): ailer2.djvu
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 310 >> Следующая

Максимальная концентрация золей. Наибольшую трудность представляет получение устойчивых высококонцентрированных золей кремнезема, в которых возникает необходимость с точки
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
439
зрения экономической выгоды при продаже и транспортировке. При этом никаких заметных изменений в свойствах золей не должно происходить, по крайней мере, в течение года при обычных условиях хранения.
Коммерческие золи, по-видимому, стабилизируют при оптимальных значениях рН и концентрируют до максимального содержания, насколько это допустимо при выбранных размерах
30
Диаметр частиц, им
Рис. 4.1. Зависимость максимальной концентрации стабилизированных водных золей кремнезема от размера частиц при рН~9,5.
А — концентрация в массовых процентах; В — концентрация в граммах ЭГОг на 100 мл; С — объемная доля ЭЮг, (Х100).
0,05 0е /Л
0,10
Рис. 4.2. Зависимость объемной доли Фа кремнезема от диаметра частиц ?1, выраженного как Ф^/а", при максимальной концентрации стабилизированных золей кремнезема.
частиц. Похоже, что во всех случаях частицы концентрируются До тех пор, пока находящиеся вокруг них оболочки, образованные из обеспечивающих стабильность противоионов, не начнут частично перекрываться, так что при немного более высокой концентрации наблюдались бы как заметное повышение вязкости, так и длительная нестабильность системы, т. е. шел бы процесс гелеобразования.
^ Концентрации и размеры частиц типичных коммерческих золей выражены в виде кривой А на рис. 4.1. На основании плотности аморфного кремнезема, равной 2,2 г/мл, можно расчи-тать кривые В и С, которые выражают соответственно концентрацию 5Ю2 в граммах на 100 мл золя и объемную концентрацию твердого кремнезема в миллилитрах на 100 мл золя. Последняя, выражаемая в объемных процентах и поделенная на 100, дает так называемую «объемную долю» твердого кремнезема в суспензии </>«.
Поскольку все коммерческие золи имеют приблизительно практически возможную максимальную концентрацию, плот-
440
Глава 4
ность упаковки частиц золя с их оболочками из окружающих ионов, вероятно, во всех случаях примерно одинакова. Такая максимальная плотность упаковки пропорциональна объемной доле дисперсной фазы ф8, когда дисперсной фазой считается частица с ее ионной оболочкой и диаметр частицы равен с1:
( * + 2И0 ) =^ = ~
где К — константа и йа — толщина ионной оболочки или толщина двойного слоя Гуи, образуемого вокруг частицы. Приведение этого соотношения дает
-^-№)1;3 + №)1/3-1 = о
Отложив на осях величины ф\'2/й и ф1", взятые изданных для кривой С (рис. 4.1.), получаем линейную зависимость, показанную на рис. 4.2. Из этого линейного графика получаем е^ = = 2,43 нм и /(=1,68.
Для частиц больших размеров, когда толщина ионного слоя много меньше диаметра частицы й, получаем <?в = = 0,6. Это показывает, что частицы в таких золях упакованы несколько более плотно, чем это имеет место при произвольной упаковке.
Толщина йа (в ангстремах) двойного слоя Гуи для данной системы зависит только от ионной силы I [53]:
^ = 3,05/0,5
Поскольку в коммерческих золях величина с1„ в среднем составляет около 24 А, то ионная сила, рассчитанная из данного уравнения имеет среднее значение примерно 0,016 н. для любых золей. Фактически в случае типичного стабилизированного золя с размером частиц 15 нм и содержанием —500 г БЮг/л обычное значение силикатного отношения БЮг: N820 составляет около 100:1, а содержание Ыа20 равно 5 г/л или примерно 0,16 п. В подобных концентрированных золях большая часть ионов натрия должна находиться очень близко к поверхности (в так называемом слое Штерна), образуя концентрацию во внешнем двойном слое порядка 0,016 п.
В общем случае количество щелочи, необходимое для стабилизации системы, пропорционально площади поверхности кремнеземных частиц в золе. Это количество составляет приблизительно 1,0—1,5 молекул ЫаОН на 1 нм2 для большинства золей, в которых допускается содержание примесей солей около Ю-2 н. Однако если подобный золь почти очищен от соли (содержание соли менее 10_3 н.), то концентрация ЫаОН, необхо-
Коллоидный кремнезем — концентрированные золи
441
димая для стабилизирования системы, может приближаться к теоретическому значению 0,016 н., а поверхностная концентрация при этом равняется 0,3 молекулы ЫаОН/нм2.
Добавление соли для понижения вязкости
Золи с размером частиц, большим чем 10 нм в диаметре, которые могут быть сконцентрированы до 500—700,г ЗЮ2/л, имеют высокую вязкость. Понизить ее можно незначительным уменьшением толщины двойного слоя при добавлении небольшого количества соли, но не допуская при этом нарушения стабильности золя. Впервые этот способ был применен Аткинсом [54]. Он показал, что добавление таких солей, как Ма2304 или ЫаС1, к стабилизированным щелочью и очищенным от солей золям с размером частиц в области 15—40 нм позволяет получать концентрации 0,01—0,04 п. Такой способ дает возможность концентрировать золи до значительно более высоких содержаний кремнезема без чрезмерного увеличения вязкости, что имело бы место, если бы соль не добавлялась. Позднее Воссос и Миндик [55] в своей работе добавляли очищенную от металла соль аммония или органического основания с анионами очень слабой кислоты в количестве по крайней мере 0,003 мае. %, в пересчете на кремнезем. Так, добавление МН4НС03 понижает вязкость концентрированного золя без введения каких-либо примесей, которые могли бы оказаться нелетучими при высушивании кремнезема. Проводя исследования с целью понижения вязкости концентрированного золя, Маротта [56] показал, что при комбинировании 0,055—0,095 н. Ма2304 с достаточным количеством силиката натрия для получения рН 8,8—9,9 формируется стабильный золь, но если для установления необходимого значения рН применяется ЫаОН, то происходит гелеоб-разование.
Предыдущая << 1 .. 3 4 5 6 7 8 < 9 > 10 11 12 13 14 15 .. 310 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed