Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
В [112] приводятся результаты исследования ксероге-лей поликремневой кислоты, приготовленных из различных ионообменных форм гидрогелей. Авторы [112] полагают, что при обработке гидрогеля гидроокисью кальция ионы Са2+ занимают, наряду с другими, и «мостиковые» положения, в которых ионы Са2+ связывают две различные частицы в глобуле. При замещении иона Са2+ на иной ион могут наблюдаться различные явления в зависимости от соотношения ионных радиусов Са2+ и замещающего иона Ме"+.
Комаров и Дубницкая [113], изучая влияние катионов промывной жидкости на пористую структуру гидроокиси алюминия и алюмосиликагеля, пришли к заключению, что структура в значительной степени зависит от гидрат-ного объема иона. При этом они рассматривали структурные изменения в связи с влиянием гидратации иона на агрегативную устойчивость геля и его структурно-механические свойства. Уменьшение гидратации ионов, по мнению авторов, увеличение их поляризуемости, т. е. условия, приводящие к сжатию двойного электрического слоя, уменьшают агрегативную устойчивость геля и упрочняют его пространственную структуру. С увеличением
30
прочности скелета геля уменьшается деформация его при сушке и образуется все более крупнопористый адсорбент.
По мнению Гольдербитера [114], адсорбированные катионы приводят к образованию более крупнопористой структуры благодаря тому, что в этом случае становится, невозможным процесс конденсации кремневой кислоты па схеме
I I 1 !
—Б!—ОН + НО—81— -> Н20 + —51—0-51— I ! II
Такое объяснение не нашло экспериментального подтверждения и было подвергнуто справедливой критике в работе [111].
Изучение взаимодействия между коллоидной кремне-кислотой и солями кальция показало, что эта реакция
Таблица 3
Изменение структуры силикагеля при промывке гидрогеля водами с радиоактивным кальцием
Номер образца Условия промывки гидрогеля, осажденного прн рН 3,5 Количество импульсов, мин/г снлнкагеля Суммарный объем пор Vj?- смЧг
Водопроводная вода:
1 рН>7 0 0,78
2 с Са« (Ы03)» 2750 0,71
3 Образец 2 после обра- 0 0,45
ботки кислотой
Дистилированная вода:
4 рН 6 0 0,45
5 с Са45С12 740 0,45
носит характер обратимого ионного обмена [115]. Такая точка зрения еще ранее была выдвинута Гольдербитером, экспериментально установившим наличие ионного обмена на поверхности гидрогеля при обработке последнего растворами солей. Обменным характером адсорбции им также была объяснена обратимость структуры силикагеля. Оба положения, основанные на косвенных экспериментальных данных, доказаны с помощью прямого радиометрического метода в работе Янковской, Пионтковской и Неймарка [116]. Последние показали (табл. 3), что при промывке геля водопроводной водой с pH > 7, в которой имеются
31
ионы радиоактивного кальция, образуется крупнопористый силикагель. При промывке гидрогеля дистиллированной водой, в которой растворен Са45 С12, силикагель имеет незначительную радиоактивность вследствие того, что ионы Са45 в данной среде слабо обмениваются с ионами водорода. Полученный в таких условиях силикагель оказался тонкопористым и по своей структуре мало отличался от силикагеля, промытого чистой дистиллированной
Рис. 4. Тензиметрические кривые оводнения и обезвоживания геля, промытого:
/ — подкисленной водой рН 2,5; 2 — водопроводной водой рН 7,8; 3 — аммиачным раствором рН 8,6.
водой. Удаление ионов Са45 из геля, промытого водопроводной водой, путем обработки его кислотой воспроизводит тонкопористую структуру силикагеля.
Для проверки предполагаемого влияния рН промывной воды на степень эластичности скелета гидрогеля Неймарк и Слинякова [117] применили тензиметрический метод оводнения и обезвоживания гидрогелей. Известно, что такой критерий степени деформируемости гелей был принят Ван-Беммеленом [26, 27]. Авторы обнаружили смещение «точки поворота» с уменьшением рН промывной воды в сторону меньших значений влажности (рис. 4)*. Из рисунка следует, что при одинаковой влажности воздуха содержание воды в гидрогеле, промытом кислой водой, гораздо больше, чем в геле, промытом водопроводной водой и аммиачным раствором. Таким образом, эти данные
* Обозначения точек на кривых: А, А', А" — начало обезвоживания, Б, Б', Б" — прекращение изменения объема гидрогеля при обезвоживании; В, В', В" — точки, ниже которых дегидратация обратима; Г, Г', Г" — содержание структурной воды.
32
подтверждают ранее высказанное предположение [105] о различиях в степени гидрофильности кремнегелей, промытых водами с различным рН.
Систематическое исследование влияния рН промывной жидкости на пористую структуру силикагеля было проведено Неймарком и Слиняковой [117]. Изменяя рН среды осаждения гидрогеля и промывной жидкости, они установили ряд закономерностей, значительно расширившиХ;возмож-ности регулировки пористой структуры силикагелей. Ими было показано, что про-
Таблица 4 Влияние рН гидрогеля на пористую структуру силикагеля, полученного из чистого силиката натрия
рн 6*, г/см* Vs. cmz/s
2,9 1,13 0,44 696
5,6 0,90 0,66 608
6,75 0,82 0,76 565
8,1 0,77 0,84 326
