ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Типы промышленных силикагелей из "Основы адсорбционной техники" Промышленное производство силикагелей осуществляется по двум принципиально различным направлениям производство кускового и производство гранулированного (шарикового) силпкагеля. В производстве кускового силикагеля гелеобразующие растворы сравнительно низких концентраций сливают в таких отношениях, чтобы полученный золь имел кислую реакцию п не застудневал в короткое время. Такой золь тщательно гомогенизируют и оставляют в покое до образованхш геля. Гель разрезают на куски и в кусках промывают его, а затем сушат, размалывают н рассеивают на нужные фракции. [c.93] Широкое распространение получили гранулировауные силикагели. Принципиальная технологическая схема этого производства показана на рис. 3,5. [c.93] Концентрированный раствор сернокислого алюминия разбавляется в емкости 9 до заданной концентрации. Жидкое стекло и серная кислота или сернокислый алюминий (так называемые рабочие растворы) насосами 10 через ротаметры И точно дозируются в смеситель 12, в котором образуется золь кремневой кислоты. Длительность жизни золя до коагуляции составляет 4—10 с, что достигается подбором условий его получения (концентрация рабочих растворов, их температура и соотношение). Струя золя из смесителя попадает на формовочный конус с желобками 13, изготовляемый обычно из органического стекла или фторопласта. Тонкие струйки золя с конуса 13 падают на поверхность масла в формовочной колонне 14 и разбиваются па капли. Капли золя коагулируют в слое масла и под действием поверхностного натяжения принимают форму, близкую к сферической. [c.93] Образовавшийся шариковый гидрогель выносится из формовочной колонны потоком транспортной жидкости, подаваемой из емкости 20. Гель по наклонному перфорированному лотку транспортируется в колонну для так называемых мокрых обработок 15, а отделяющаяся на лотке транспортная жидкость возвращается в емкость 20. В колонне 15 протекают следующие стадии процесса созревание (синерезис), активация и промывка. При созревании через гидрогель из емкости 17 прокачивается синерезисный (маточный) раствор, который представляет собой 5—6%-ный раствор сульфата натрия. Длительность этой операции, а также температура и pH циркулирующего раствора строго регламентируются. Затем шариковый гидрогель активируют — обрабатывают его слабым раствором серной кислоты с целью удаления катионов металлов, в первую очередь натрия. Активирующий раствор готовится в емкости 18, забирается оттуда насосом и прокачивается через гель в колонне 15. Завершающей операцией мокрых обработок является промывка геля водой для удаления сульфата натрия и серной кислоты. [c.93] Операции мокрых обработок осуществляются по полунепрерывной схеме, для чего на установке используется одновременно несколько колонн, чаще всего 10—12. Примерное распределение колонн формовка геля — 1 синерезис — 4 активация — 2 промывка — 3 выгрузка геля — 1 резерв — 1. [c.94] Через строго заданное время (длительность цикла) осуществляют переключение потоков в колоннах обычно это время составляет 4—6 ч. Прошедншй мокрые обработки щариковый гель выгружается из колонны 15 транспортной водой, в сепараторе 21 эта вода отделяется от шарикового геля, который поступает на сушку. Для сушки используются ленточные или шахтные сушилки 22, процесс проводят при 130—170 °С в атмосфере влажного воздуха. Сухой силикагель рассеивается на фракции (23) и затаривается в бидоны или крафт-мешки (24). [c.94] При некотором дооборудовании можно получать силикагель с частицами размером 50—300 мкм для процессов с кипящим слоем. Для этого отмытый гидрогель подается на растирочные машины, а получаемая суспензия подвергается распылительной сушке, в процессе которой образуются твердые частицы сферической формы. Конструкции современных распылительных форсунок (центробежных или пневматических) позволяют регулировать фракционный состав порошкообразного продукта в достаточно узких пределах. Следует отметить, что по такому методу не удается получить частиц крупнее 300 мкм удовлетворительной механической прочности. Фракцию шарикового силикагеля размером 0,3—1,0 мм пока в промышленном масштабе не получают до сих пор для этой цели не разработана технология и аппаратура, удовлетворяющие технико-экопо-мическнм требованиям. [c.95] В связи с этим косвенной характеристикой структуры силикагелей является насыпная плотность у крупнопористых силикагелей она равна 0,4—0,5 г/см , у мелконористых 0,7—0,8 г/см . Для мелкопористых силикагелей кажущаяся плотность составляет 1,1 г/см , истинная плотность — 2,25 г/см . [c.95] Мелкопористая структура механически более прочная, чем крупнопористая. Показатель прочности, определенный по устойчивости к истиранию во вращающемся барабане со стальными мелющими телами, для крупнопористых силикагелей находится в пределах 60—85%, а для мелкопористых 85 — 95%. [c.95] Дополнительные возможности регулирования пористой структуры представляются при замене воды в отмытом гидрогеле различными органическими веществами и при гидротермальной обработке силикагелей. [c.96] В первом случае удается получить продукт с общим объемом пор до 2,0 — 2,5 см /г п развитой поверхностью, причем насыпная плотность силпкагеля может быть снижена до 0,08—0,10 г/см . Такой продукт изготовляется промышленностью под названием аэросил и используется в качестве изоляционного материала. [c.96] Гидротерл1альной обработке в автоклавах нри избыточных давлениях водяного пара до 3-10 Па (300 кгс/см ) могут подвергаться как гидрогели, так и сухие силикагели. Такая обработка позволяет получать силикагели удельной поверхностью до 5 м /г и средним радиусом пор несколько тысяч ангстрем. Полученные таким образом силикагели эффективно используются в качестве адсорбентов для хроматографического разделения, а также как носители катализаторов. Аналогичного эффекта можно добиться, прокаливая силикагели в среде водяного пара при температурах выше 650 С. [c.96] В последние годы наблюдаются некоторые новые тенденции в разработке технологии производства силикагелей получение чистых силикагелей на основе золя кремневой кислоты получение бидисперсных формованных силикагелей разработка способов, позволяющих изготовлять силикагели без сброса солей в сточные воды или обеспечивающих их эффективную утилизацию расширение ассортимента промышленных силикагелей по характеристикам пористой структуры разработка технологии производства шариковых водостойких силикагелей. [c.96] Силикагели разрушаются под действием капельной влаги. Существуют методы получения водостойких сортов силикагелей [17, 18]. Однако водостойкие силикагели обладают пониженной влагоемкостью, а технология их изготовления сложнее, поэтому только обычные силикагели вьшускаются промышленностью в крупнотоннажнол масштабе. Чтобы предотвратить разрушение силикагелей при эксплуатации в тех случаях, когда возможно проникание в адсорбер капельной влаги, в небольшом защитном слое используют другие водостойкие типы промышленных адсорбентов, например активную окись алюминия. [c.96] Силикагели по ГОСТ 3956—54 представляют собой твердые стекловидные прозрачные или матовые зерна насыпной плотностью в пределах 0,4—0,9 г/см . В зависимости от формы зерна они делятся на две модификации кусковой силикагель (зерна неправильной формы) и гранулированный силикагель (зерна сферической или овальной формы). В зависимости от характера пористой структуры кусковые и гранулированные силикагели делятся на крупно- и мелкопористые. Первые из них характеризуются средним радиусом пор = 50 к, а вторые — 10— 15 А. Промежуточную структуру составляют среднепористые силикагели. В зависимости от размера зерна каждый вид кускового силикагеля подразделяется на 4 марки (2,7—7,0 1,5—3,5 0,25—2,0 и 0,2—0,5 мм), а каждый вид гранулированного силикагеля — на 2 марки (2,7—7,0 и 1,0—3,5 мм). Гранулированные мелкопористые силикагели содержат в своем составе в качестве упрочняющей добавки 4—10% окиси алюминия. [c.97] Силикагели в зависимости от гранулометрического состава и характера пористости обозначают тремя буквами первая буква характеризует размер гранул, последняя — размер пор. Так, крупный силикагель мелконористый обозначают КСМ, мелкий силикагель среднепористый — МСС, мелкий силикагель мелкопористый МСМ. Средние фракции силикагелей называют шихтой и соответственно обозначают ШСК, ШСС или ШСМ. [c.97] Индикаторный силикагель (ГОСТ 8984—58) представляет собой мелкопористый силикагель типа ШСМ, пропитанный солями кобальта. В зависимости от ялажности среды он изменяет цвет от светло-голубого до розового. [c.97] Набор шариковых силикагелей разной пористой структуры состоит из восьми марок силикагелей с зернами размером от 1,5 до 5 мм, различающихся величиной среднего радиуса пор в пределах от 10 до 100 A (табл. 3-1). [c.97] Вернуться к основной статье