Силикагель, его получение, свойства, примение - Неймарк И.Е.
Скачать (прямая ссылка):
15
В 1947 г. работой Планка и Дрейка [46] возобновились исследования в области изучения влияния различных факторов на пористую структуру силикагеля. Эти авторы изучили изменение пористости названного адсорбента в зависимости от рН золя и содержания в нем твердого вещества, продолжительности синерезиса и природы промывной воды. Полученные ими результаты можно сформулировать следующим образом. Низкое значение рН золя и промывной воды приводит к образованию более мелкопористых силикагелей; в таком же направлении влияет сокращение времени созревания геля (рН промывной жидкости 0,6 и 3,2). Повышение концентрации твердого вещества в гидрозоле сопровождается увеличением размера пор. Характерной особенностью рассматриваемого исследования является попытка авторов дать объяснение всем приведенным фактам с единой точки зрения — влияния различных факторов на размеры и плотность упаковки составляющих гель частиц.
К этому же периоду относится работа Борескова, Киселева с сотрудниками [47], изучавших влияние на структуру ксерогеля степени созревания геля и пропитки его растворами аммиака и соляной кислоты. В отличие от прежних исследователей они применили более совершенные способы определения пористости. Комплекс различных адсорбционных методик дал им возможность не только более точно определить суммарную пористость, но также дифференцировать общий объем пор по размерам эффективных радиусов. Боресков с сотрудниками установили, что студни, не претерпевшие синерезиса, образуют более тонкую структуру, чем вполне созревшие. Кроме того, было показано, что пропитка гидрогеля электролитами приводит к увеличению как общего объема пор, так и их размеров, причем этот эффект усиливается в случае аммиака.
Авторы, в согласии с представлениями Веселовского и Селяева [43], объясняют полученные результаты с точки зрения влияния изученных ими факторов на прочность каркаса геля. Так, мелкопористые структуры являются следствием большей эластичности скелета геля (незавершенный синерезис), обусловленной большей гидратацией частиц. Увеличение общей емкости и размеров пор под влиянием пропитки геля электролитами объясняется их дегидратирующим действием, приводящим к укреплению скелета геля.
16
Как видно из приведенного обзора литературы, особая роль в образовании пористости силикагеля принадлежит реакции среды при коагуляции, длительности синерезиса, условиям промывки (температура промывной воды, наличие в ней электролитов и др.) и сушки (температура, присутствие паров органических веществ). Вместе с тем в большинстве цитированных работ отсутствуют надежные характеристики структуры силикагеля (величина поверхности и размеры пор), что не давало возможности составить достаточно полное представление об эффектах, вызываемых различными факторами. В ряде случаев высказывались противоречивые точки зрения по поводу объяснения этих эффектов. Так, Поляков считал, что увеличение пористости в случае гелей, обработанных растворами аммиака и соляной кислоты, объясняется разрыхлением структуры геля газами, выделяющимися в процессе сушки. Хармадарьян и Копелевич полагали, что при обработке электролитами происходит пептизация кремнекислоты с последующим ее вымыванием, из-за чего увеличивается объем пор. Окатов, Боресков и Киселев связывали такого рода активирующее действие электролитов с их дегидратирующей способностью.
Не существовало единого мнения по поводу причин, обусловливающих увеличение пористости силикагелей при сушке геля в присутствии органических веществ. Ве-селовский и Селяев, Неймарк и Хацет объясняли это явление уменьшением поверхностного натяжения интерми-целлярной жидкости. В отличие от названных авторов, Поляков связывал действие органических веществ на структуру силикагеля с размерами их молекул.
Таким образом, можно было констатировать наличие противоречивых представлений по вопросу механизма активирования геля на стадии обработки его до сушки и в процессе последней. Между тем, в этих фазах процесса формирования структуры можно изменять ряд факторов и получать ксерогели, отличающиеся общей пористостью, величиной и распределением пор и, следовательно, сорб-ционной способностью.
Отсутствие определенного мнения по поводу влияния различных факторов на пористую структуру ксерогеля ограничивало возможность решения проблемы получения силикагелей с наперед заданными адсорбционными свойствами.
2 3-595
17
Таким образом, к 1948 г. было известно, что структура силикагелей зависит от условий их формирования. Однако механизм формирования этой структуры оставался невыясненным. В производстве силикагелей еще господствовала эмпирика, лишенная теоретического обоснования.
Новый период в изучении влияния различных факторов на пористую структуру и адсорбционные свойства силикагелей практически начат в 1948 г. с появлением методов адсорбционно-структурного анализа, благодаря которым оказалось возможным исследовать характер пористости сорбентов.
Для понимания механизма формирования пористой структуры силикагелей необходимо иметь ясное представление о генезисе силикагеля и его строении. В следующей главе рассмотрены эти вопросы.
