Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
75 1,21 405 60
99 1,84 405 90 1
Данные табл. 25 иллюстрируют изменения в структуре силикагеля, обусловленные возрастом гидрогеля и степенью вытеснения в нем воды органическим растворителем [139]. Из приведенных структурных характеристик видно, что, изменяя степень вытеснения воды примененными органическими жидкостями, для каждого возраста геля можно по-лучить ряд структур, отличающихся объемом и радиусом пор при близких значениях величин удельных поверхностей. Постоянство удельной поверхности при регулировке пористости алюмосиликагелей этим методом было ранее обнаружено в работе [205].
84
Отличительной особенностью силикагелей, сформированных на основе состаренного геля, является их однородная пористость, о чем свидетельствуют характер изотерм адсорбции паров метилового спирта на этих образцах и соответствующие кривые распределения объема пор по величинам их эффективных радиусов (рис. 25).
Как следует из данных табл. 26, замена воды на уксусную кислоту, независимо от рН гидрогеля, приводит к
Таблица 26
рН гидрогеля перед заменой воды на органическую жидкость и пористая структура силикагеля
Образец Жидкость см'/я 5, м'Іг
В — контрольный Вода 0,72 420
(рН 6,8)
В-у Уксусная кислота 1,76 830
П — контрольный Вода 0,32 725
(рН 3,5)
П-у Уксусная кислота 0,64 835
увеличению удельной поверхности силикагелей, достигающей в обоих случаях одинаковой величины. При этом образец, полученный на основе геля В, обладает в 2,7 большим объемом пор, чем из геля П. Эти данные могут быть объяснены, если принять во внимание, что частицы геля В — вторичные образования, представляющие собой агрегат первичных частиц, составляющих скелет геля П. Иначе говоря, в случае кислого геля П пористая структура определяется пустотами между первичными частицами, а в случае нейтрального геля В образуется еще и вторичная структура — поры между агрегатами этих частиц.
Таким образом, пользуясь для регулировки пористой структуры силикагелей методом вытеснения воды в гидрогеле органической жидкостью, необходимо учитывать предысторию гидрогеля, в частности рН его осаждения [139].
Степень дегидратации гидрогеля перед заменой воды органической жидкостью
Как показано в работе [208], предварительная дегидратация гидрогеля перед заменой воды органической жидкостью позволяет получать силикагели с бидисперсной
85
структурой. Сущность метода заключается в следующем. Гидрогель, отмытый от солей водопроводной или подкисленной водой, сушат определенное время при комнатной температуре или при 100 С. По мере испарения воды происходит частичное формирование пористой структуры. За-
а,ммоль/г
0,К 0,6 0,8 1,0 Р/Р,
а,м моль/г
32
28
2^
20 -
16 -
12 я -
о
О 0,2 | ОЛ , 0,6 _ 0,8-1,0 _ О 0,2 0,Ь 0,6 0,8 ¦ 1,0
Рис. 25. Изотермы адсорбции паров метилового спирта и вверху кривые распределения объема пор по эффективным радиусам снликагелей:
1,2,3 — 50, 75 и 99% воды гидрогеля вытеснено метиловым спиртом соответственно-
Рис. 26. Изотермы адсорбции паров метилового спирта на силикагелях:
/ — образец 408; 2 — (410); 3 — (411); 4 — (412); 5 — (К-200) — контрольный.
тем остаток воды в гидрогеле заменяют дистилляционным методом на изобутиловый спирт, в присутствии которого в процессе сушки заканчивается формирование конечного продукта.
Из данных табл. 27 и изотерм (рис. 26) видно, что увеличение длительности подсушивания гидрогеля перед заменой воды на спирт уменьшает объем и радиус пор снликагелей. При этом чем менее дегидратирован гель, тем большей удельной поверхностью обладает адсорбент.
Приведенные в главе результаты показывают, что изме-
86
нением природы интермицеллярной жидкости можно в широких пределах изменять пористость силикагелей (У5 от 0,84 до 4,5 см3/г). Дополнительные возможности этого метода заключаются в изменении способа и степени замещения воды органической жидкостью с учетом рН гидрогеля и его возраста. Указанный метод дает возможность получать адсорбенты, обладающие, наряду с большой адсорбционной емкостью, высокоразвитой удельной поверхностью.
Таблица 27
Степень дегидратации гидрогеля перед заменой воды спиртом и пористая структура силикагеля
Номер образца Длительность подсушивания геля, ч Потеря влаги, % см'[г 3, м'/г
408 0 0 1,38 772 32,5
ПО 2 78,3 1,16 772 27,5
411 3 86,5 0,69 735 27,5
412 4 87,3 0,44 591 12,5
200 5 — 0,31 700 8
(контроль-
ный)
Такие образцы могут найти широкое применение в качестве катализаторов и носителей каталитически активных веществ. Метод вытеснения воды органической жидкостью с успехом использован для получения широкого набора пористых структур других гидрофильных адсорбентов (титаносиликагелей, титаногелей, алюмосиликагелей, фер-ригелей, гелей гидроокисей никеля и магния) [204, 205, 208, 209]. Благодаря этому представилась возможность проведения систематических исследований по изучению роли геометрической структуры катализаторов и носителей в каталитическом процессе. Впервые осуществлен безавтоклавный способ получения аэрогеля [184, 199], представляющего собой ценный теплоизоляционный материал.
