Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
Внесена была также некоторая ясность [38] в вопрос о роли характера промывной жидкости в активировании силикагеля. Оказалось, что промывание нейтральных и щелочных гелей кислотой вызывает повышение их адсорбционной активности при низких упругостях пара адсорбата. Промывка тех же гелей аммиаком приводит к противоположному эффекту.
Марков и Нагорная [39] объяснили изменение адсорбционных свойств разных гелей при активировании. Они пришли к заключению, что активация щелочных и нейтральных гелей подкисленной водой обусловлена уменьшением радиусов их пор, в то время как щелочная промывка увеличивает размеры последних. Правильно оценив следствие кислотной и щелочной активации, авторы не сумели выяснить механизм образования пористой структуры.
Таким образом, значение рассмотренных работ [34—39] ограничивается тем, что они дали ценные указания относительно способов изменения пористой структуры силикагелей и обратили внимание на важную роль в адсорбции характера распределения пор.
13
Поляков с сотрудниками [40—41] подошли к возможности получения силикагелей разной пористости путем сушки геля в парах специальных веществ (формователей), считая, что молекулы последних непосредственно участвуют в формировании пор адсорбента. Они показали, что обезвоживание геля в присутствии бензола, толуола, ксилола [40], нафталина и серы [41] приводит к значительному повышению адсорбционной емкости силикагелей. Закономерное возрастание последней от бензольного к кси-лольному образцу Поляков объясняет увеличением размера пор, обусловленным увеличением объема и веса молекул углеводородов-формователей. В дальнейшем [41] им отмечается большая роль в формировании пористой структуры гелей упругости пара этих веществ и величины их молекул в парообразном состоянии.
Рациональная идея, вытекающая из работ Полякова, сводится к использованию сушки геля в парах различных веществ как фактора регулирования пористости силикагеля.
В 1935 г. Кистлер [42] получил силикоаэрогель замещением воды в геле спиртом с последующим удалением жидкой фазы нагревом ее выше критической температуры. Этот метод основан на замене жидкой фазы геля газообразной без воздействия на структуру последнего сжимающих сил, обусловленных поверхностным натяжением на границе газа и жидкости.
Веселовский и Селяев [43] пришли к выводу, что влиять на структуру силикагелей в процессе сушки способны только те вещества, которые обладают поверхностной активностью. Согласно этим авторам, характер пористости силикагеля определяется степенью стягивания скелета геля под действием капиллярного давления, зависящего, главным образом, от поверхностного натяжения интер-
мицеллярной жидкости (р = Щ- cos б|. Стягивающему действию капиллярных сил противостоит увеличивающаяся в процессе сушки прочность скелета геля, которая зависит от рН геля и температуры обезвоживания. Например, повышение рН геля и нагревание выше определенной температуры приводят к упрочнению геля, делая его менее сжимаемым при сушке. Конечная пористая структура фиксируется в момент, когда оба противоположно действующих фактора уравновешивают друг друга. Названные авторы показали, что сушка геля в присутствии веществ,
14
сильно уменьшающих поверхностное натяжение интер-мицеллярной жидкости (высшие спирты, ызо-валерьяновая и масляная кислоты, фенол), вызывает значительное увеличение объема пор, что также рассматривалось в связи с понижением поверхностного натяжения. К аналогичным выводам пришли несколько позже Неймарк и Хацет [44].
Следует, однако отметить, что приведенные в [43] результаты позволяют лишь качественно обнаружить наличие эффекта и поэтому не представляется возможным' сделать заключение о количественной связи между поверхностным натяжением интермицеллярной жидкости и структурой силикагеля.
Значение этих исследований [43—44] состоит в том, что в них заложены основные предпосылки развития теории формирования пористой структуры силикагеля, заключающиеся в необходимости учета двух взаимодействующих факторов — капиллярного давления интермицеллярной жидкости и прочности каркаса геля.
В исследованиях 1931—1937 гг. значительное внимание было уделено вопросу изучения адсорбционных свойств силикагеля в зависимости от температуры промывной воды [34, 35, 39, 45] и сушки [34, 39, 43, 44, 45]. Авторы цитированных работ сходятся на том, что повышение температуры промывной воды вызывает увеличение суммарной адсорбционной емкости силикагеля. К такому же результату приводит повышение температуры сушки. При этом, как установили Брунс и Костина [45], существенно изменяется характер адсорбционной активности образцов. Повышение температуры промывной воды, как и сушки, снижает адсорбционную способность последних при низких упругостях пара адсорбата. Наоборот, снижение температуры проведения обоих операций делает адсорбенты при данных условиях наиболее активными.
Изменение адсорбционных свойств силикагеля в зависимости от температуры сушки Марков и Нагорная [39] объяснили различиями в пористой структуре. Низкая температура сушки способствует развитию мелких пор; с повышением температуры размеры их увеличиваются. Это, по мнению некоторых исследователей [39, 43, 44], является следствием изменения поверхностного натяжения интермицеллярной жидкости.
