ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Химическая устойчивость стекла в агрессивных средах из "Стеклянная аппаратура для производства чистых веществ" На стеклянную аппаратуру, применяемую в химической промышленности, воздействуют различные агрессивные среды, поэтому весьма важным показателем является химическая стойкость стекла. [c.6] Количество и состояние кремнезема в стекле является основным фактором, определяющим разрушение стекла водой и водными растворами кислот. [c.9] Гребенщиков предполагает, что разрушение стекла происходит следующим образом. Кремнезем в стекле находится в виде двух группировок. Первая группировка ие связана с основными окислами она образует прочный скелет, не подверженный растворению в воде и растворах кислот. Вторая состоит из различных окислов, находящихся в промежутках скелета. Вода II растворы кислот взаимодействуют с силикатами — происходит растворение щелочноземельных металлов, гидролиз силикатов щелочноземельных металлов, вторичные и обменные реакции со стеклом и другие реакции. Па поверхности стекла образуется пленка из гидроокисей щелочных металлов. [c.9] Для предохранения от разрушения влажной атмосферо в щелочное стекло вводится не один, а два щелочных металла (эффект двух щелочей). Состав стекла усложняется, часгь кремнезема заменяется щелочами. Выщелачивание в этом случае заключается в растворении силикатов калия, натрия, бария. Силикаты тяжелых металлов (свинца, цинка, кадмия) гидролизуются водой. При температуре 60—70°С в раствор переходит кремнезем. Особенно сильно разрушается стекло ири отводе продуктов разрушения от его поверхности. [c.9] Попову [70], стекло взаимодействует с кислотами и их растворами несколько иначе кислоты более сильные, чем кремниевая кислота, вытесняют ее из силикатов. Кремниевая кислота коагулирует в гель и в раствор переходит в малых количествах. [c.9] Чем выше концентрация кислоты, тем сильнее разрушение стекла (пронорцнонально логарифму концентрации), нока не будет достигнут pH = 1,5. Дальнейший рост концентрации замедляет разрушение стекла, которое вообще прекра1цается в концентрированных растворах. [c.9] Второй вид разрушения стекла — результат воздействия щелочей, плавиковой кислоты, которые растворяют кремнезем, что препятствует образованию на стекле защитного слоя. При больпшх количествах агрессивной среды или при поступлении свежих ее порций разрушение стекла происходит по линейному закону (продукты разрушения полностью переходят в раствор, скорость стравливания почти постоянна, толщина стравливаемого слоя пропорциональна времени воздействия на стекло лгрессивпой среды). При недостаточном количестве агрессивной среды в ней накапливаются продукты коррозии, замедляющие растворение стекла. [c.10] В зависимости от состава действующей среды на поверхности стекла могут образоваться рыхлые пленки. В этом случае скорость реакции среды со стеклом зависит от диффузии через плеику. Если пленка отсутствует, то идет реакция непосредственного взаимодействия среды со стеклом. [c.10] Другие зарубежные авторы [88, 95, 97] иридсрживаютси иных ючек зрения ио вопросу коррозии стекла. [c.10] Химическая стойкость силикатных стекол зависит главным образом от содержания в них кремнезема и щелочных окислов. [c.10] Из щелочных силикатов наименее устойчивыми являются калиевые, а наиболее устойчивыми — литиевые. Химическая стойкость силикатов двухвалентных металлов значительно выше, чем щелочных, особенно кальциевых и магниевых. Менее устойчивы к коррозионному воздействию силикаты бария и свинца. Высокой химической устойчивостью обладают алюмосиликаты, а также боросиликаты при значительном содержании 5102. [c.10] Для повышения стойкости стекла в кислых средах увеличивают содержание в стекле двуокиси кремния и окиси алюминия (до 25%), иногда добавляют двуокись циркония или титана. [c.10] Стойкость в щелочных средах возрастает при увеличении в стекле окиси кремния или окиси кальция, а также при добавках окиси бериллия и двуокиси циркония. Окислы бария, магния, двуокись титана не увеличивают химическую стойкость стекол в пгелочных средах [65]. [c.10] Помимо химического состава, на химическую устойчивость илияет способ его выработки и термическая обработка (зака./1-ка, отжиг) стеклянного изделия, рабочая температура агрессивной среды, а также состояние поверхности (толщина и характер дефектов поверхностного слоя). [c.11] Что касается закаленных стекол, то многочисленные данные р к1личных авторов подтверждают мнение, что закаленное стекло имеет меньшую химическую устойчивость, чем отожженное. Ве-. шчина же химической устойчивости зависит от химического состава стекла, режима закалки, состана и температу ы агрессивной среды и т. п. [c.11] Мнение о том, что любое закаленное стекло имеет более низкую химическую устойчивость, не разделяет Т. Д. / ндрюхина [2]. Вопрос может рассматриваться только в зависимости от химического состава, влияющего иа структуру стекла во время и после закалки. Результаты проведенного ею исследования отличаются от большинства литературных данных, предполагающих у закаленных стекол разрыхленную структуру, ослабляющую химическую устойчивость стекла. Получаемый после закалки больший объем стекла может оказаться следствием глубинных изменений его строения, а не увеличением поверхностного дефектного слоя стекла. Однако эти изменения ие ослабляют внутренних связей в стекле. [c.11] Рост коррозионной стойкости стеклянных изделий с огнеполированной поверхностью пока не имеет строго научного объяснения. Имеется ряд мнений на этот счет, одно из них изложено в работе [32]. При формовании стеклянных изделий любой конфигурации их поверхностные слои обедняются щелочами. При термической обработке на поверхности и внутри изделия концентрации щелочей выравниваются, т. е. коррозионная стойкость стекла восстанавливается. Поэтому изделия с огненнополированной поверхностью с точки зрения химической устойчивости отжигать нецелесообразно. [c.12] Нестабильные условия выработки стеклянных изделий не обеспечивают постоянства их химической устойчивости, что ведет к значительному разбросу экспериментальных данных и усложняет правильную оценку действительной картины изменения химической устойчивости от химического состава стекла, режимов термообработки и прочих показателей. [c.12] Вернуться к основной статье