Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
9,3 0,77 0,84 247
» Кажущаяся плотность.
мывка кислых гелей * водами с рН от 1,8 до 4,5—5 приводит к образованию тонкопористого силикагеля. По мере дальнейшего увеличения рН промывной жидкости они наблюдали постепенное увеличение объема и радиуса пор.
Эти результаты находятся в хорошем согласии с данными Стражеско и Янковской [118], установивших наличие ионного обмена на силикагелях при рН си 4. Изменением рН промывной жидкости кислого геля от 2 до 10, как показали Неймарк и Слинякова [117], можно постепенно увеличить объем пор от 0,27 до 0,80 см3/г при одновременном уменьшении удельной поверхности от 700 до 360 м2/г. В то же время при промывке нейтрального геля водами с разным рН объем пор изменяется в более узких пределах от 0,52 до 0,79 см3/г. Возрастание объема пор силикагеля при промывке гелей водами с рН > 5 авторы связывают с увеличением жесткости каркаса геля вследствие обмена ионов водорода поверхностных гидроксильных групп мицелл кремниевой кислоты на находящиеся в окружающей среде катионы Са2+, М^+, Ка+, Ре3+ и др. Закономерное изменение пористой структуры силикагелей с повышением рН гидрогеля иллюстрируется данными табл. 4
* Для удобства изложения здесь и далее мы будем называть гели, осажденные в кислой, нейтральной и щелочной среде, соответственно кислыми, нейтральными и щелочными.
3 3 595
33
и рис. 5. Увеличение объема пор с ростом рН гидрогеля сопровождается уменьшением удельной поверхности и увеличением радиуса пор. Аналогичные данные об изменении пористой структуры силикагеля с увеличением рН среды осажденного гидрогеля были получены в [46, 119, 120, 121].
При осаждении геля кремниевой кислоты в условиях избытка силиката натрия получаются так называемые «щелочные» силикагели. Получение и свойства этих гелей изучались в работах [34, 39, 46]. В [34] было установлено, что гели, осажденные в щелочной среде, обладают крупнопористой структурой. Марков и Нагорная [39] заметили, что промывка щелочных гелей подкисленной водой приводит к увеличению количества мелких пор. Цитированные авторы основывали свои выводы на изучении статической активности, которая, как известно, не может характеризовать полностью пористую структуру.
Применив современные методы исследования пористой структуры адсорбентов, Сли-някова и Неймарк[122] установили, что промывка щелочного геля подкисленной водой, в отличие от щелочной, формирует силикагель с высокоразвитой удельной поверхностью. Как видно из табл. 5 и рис. 6, полученные образцы обладают близкими величинами объемов пор, но разным характером распределения их по величинам эффективных радиусов. Изотермы адсорбции паров метилового спирта на силикагелях, полученных из гелей, промытых подкисленной водой, расположены выше в области низких относительных давлений адсор-
Рис. 5. Изотермы сорбции паров метилового спирта на силикагелях, промытых жидкостями с различным рН (/ — 2,9; 2 — 5,6; 3 — 6,8; 4 — 9,3). Вверху кривые распределения объема пор по радиусам.
34
Таблица 5
Характеристика структуры силикагелей, получаемых из щелочных сред
Серия рН золя рН промывной воды смл /г Уа. смуг 'з- А 5, мг/г
I 8,2 2,0 0,70 0,74 0,47 15 570
10,2 0,72 0,72 0,14 22 280
II 8,5 2,0 0,74 0,72 0,44 14 687
10,2 0,83 0,80 0,10 26 357
III 8,6 2,0 0,87 0,88 0,39 17 695
8,6 0,83 0,80 0,26 26 495
IV 9,2 2,1 0,70 0,70 — 23 —
10,3 0,76 0.75 — 31 398
V 10,3 2,1 0,84 0,84 — 20 522
10,3 0,74 0,74 — 37 304
а,ммоль/г М 1 г
бата, что свидетельствует о наличии в этих образцах более тонких пор. Об этом также говорит сдвиг резкого подъема изотермы в области капиллярной конденсации паров в сторону меньших значений Р1Р&. Соответственно кислая промывная вода, по сравнению со щелочной, приводит к образованию силикагеля со значительно большим объемом адсорбционного пространства (1/а).
Увеличение удельной поверхности силикагелей при переходе от щелочной к кислой промывной воде авторы объясняют доосаж-дением в порах кремниевой кислоты, образуемой при взаимодействии остающегося в межми-целлярном пространстве силиката натрия с кислотой промывной жидкости.
При промывке щелочного гидрогеля подщелоченной водой образуются крупнопористыесиликагели вследствие агрегации мицелл в частицы большего размера и упрочнения скелета гидрогеля. Справедливость
О 0,Ь 0,8 Р/Рц
Рис. 6. Изотермы сорбции паров метилового спирта на щелочных силикагелях, промытых жидкостями с различным рН (/ - 2,0; 2 — 10,2). Вверху кривые распределения объема пор по радиусам.
3*
35
представлений о связи между степенью агрегирования частиц геля, зависящей от рН среды гелеобразования и промывной жидкости, и структурой ксерогеля доказана с помощью электронномикроскопического исследования [91].
В целом материалы этого раздела свидетельствуют о том, что пористая структура силикагеля зависит от рН промывной жидкости и рН осаждения гидрогеля. Варьируя эти условия, можно получать однородно тонкопористые силикагели, адсорбенты смешанной структуры, в которых наряду с развитой микропористостью содержатся поры переходных размеров и, наконец, крупнопористые образцы.
