Растворимое и жидкое стекло - Корнеев В.И.
Скачать (прямая ссылка):
Температура процесса нейтрализации или последующее нагрс вание также сказываются на результате. Повышение температурь1 всегда ускоряет физико-химические процессы, и система быстрее достигает более устойчивого состояния.
56
Так как растворы щелочных силикатов имеют сильнощелочную реакцию, то нейтрализовать их полностью или частично можно любыми кислотами, в том числе кислыми газами (С02, Н25, ЭОг), борной кислотой, кислыми солями (бикарбонаты, кислые фосфаты), которые при растворении сообщают системе рН меньший, чем рН раствора силиката.
Своеобразием отличается нейтрализация растворов силикатов пиросолями, солями типа бихроматов, а также сложными эфира-ми. Будучи продуктами конденсации кислых солей, пиросоли при взаимодействии со щелочами нейтрализуются до нормальных солей, например 5207- + 20Н_-»-Н20+2504~. Эта реакция, или реакция гидролиза сложных эфиров, может быть медленной стадией, и тогда смешение реагентов удается произвести значительно раньше реакции нейтрализации. В противоположность этому нейтрализация растворов силикатов кислотами, как правило, протекает с диффузионным контролем. Следует отметить, что титрование растворов щелочных силикатов кислотами дает неверные результаты, если в процессе титрования происходит выпадение осадка кремнезема, который адсорбирует как кислоту, так и индикатор.
Добавление к раствору силикатов растворимых сильных оснований с катионом, отличным от катиона щелочного силиката, вообще говоря, не ведет к каким-либо реакциям (действие гид-роксидов щелочноземельных металлов будет рассмотрено ниже). Формально прибавка щелочи уменьшает силикатный модуль раствора. Если к концентрированному высокомодульному раствору добавлять концентрированную щелочь, то это может привести к кристаллизации (например, силиката натрия), поскольку низкомодульные растворы мало склонны к высоким пересыщениям. В этом случае легко образуются неоднородные мутные растворы, поскольку результат от локального, по месту ввода щелочи, повышения рН раствора наступит раньше, чем система окажется гомогенной. Кроме того, введение концентрированной щелочи сопровождается резким изменением вязкости как в сторону повышения, так и в сторону понижения в зависимости от силикатного модуля исходного раствора (см. рис. 28). С другой стороны, при небольшом добавлении щелочи к концентрированному высокомодульному силикатному раствору анионный состав раствора меняется не сразу и, видимо, достаточно долгое время может сохраняться его отличие от состава с тем же самым модулем, полученного непосредственно растворением безводного силиката. Влияние вводимого катиона на некоторые технологические свойства раствора Силиката натрия может быть весьма существенно, если в систему вводятся катионы тетраалкиламмония (N1?^) или 1л; особенно это относится к устойчивости высокомодульных растворов и их совместимости с органическими компонентами. Наоборот, введение катиона натрия с натриевой щелочью способно заметно повлиять на свойства растворов силиката лития или тетраалкиламмония. Добавление калиевой щелочи к растворам натриевых силикатов или
наоборот оказывает заметное влияние только при сопоставимых по порядку величины концентрациях катионов в образующейся системе. Концентрированные растворы аммиака вызывают немед. ленное гелеобразование или, точнее, желатинизацию силикатного раствора. Силикатный модуль в образовавшемся студне может оказаться несколько выше, чем в исходном растворе силиката Разбавленные растворы аммиака не вызывают видимых изменений в силикатной системе, кроме эффекта разбавления.
Разбавление растворов щелочных силикатов водой в общем случае уменьшает рН раствора и тем самым влияет на анионный состав раствора в сторону увеличения степени полимерности. Однако скорость этого изменения в большой степени зависит от силикатного модуля исходного раствора. В сильнощелочных системах все изменения завершаются за несколько минут после разбавления, в то время как в высокомодульных системах процесс может растягиваться на недели и месяцы. Как уже отмечалось, увеличение концентрации щелочи всегда делает силикатную систему более динамичной.
Добавление к раствору щелочных силикатов сильных электролитов, катионы которых не образуют нерастворимых силикатов, отличается по результату большим разнообразием. Соли аммония, алюминия и соли других слабых оснований гидролизуются практически до конца в растворах щелочных силикатов. Их действие эквивалентно реакции нейтрализации кислотой с образованием растворимой соли:
ЫН4С1 + ОН-->ЫН3+Н20 + С1-.
Реакция несколько иного порядка протекает при действии на растворы жидкого стекла кремнефторидов:
81Р§- + 40Н--*6Р- + 5Ю2+4Н20.
Помимо уменьшения щелочности раствора, в этом случае повышение силикатного модуля связано с увеличением кремнезема в системе, который образуется в той или иной форме в зависимости от рН. Так как поглощение щелочи в этой реакции велико, то даже из разбавленных низкомодульных растворов может выпадать осадок кремнезема. При использовании концентрированных реагентов получившаяся масса способна к затвердеванию, что используется во многих технологических процессах.
