Гидрогель старение

В случае геля кремниевой кислоты физическое старение сопровождается химическим, что обусловлено наличием на поверхности частиц геля реакционноспособных гидроксильных групп. На скорость синерезиса и дальнейшего старения геля влияют те же факторы и в том же направлении, что и на скорость застудневания золя, а именно pH среды, температура, присутствие в интермицеллярной воде растворимых в ней органических веществ и др. они определяют изменения в пористой структуре силикагелей как на стадии застудневания золя, так и на стадии старения гидрогеля. [c.45]

Один из способов получения платино-германиевых катализаторов заключается в распределении тонкоизмельченных частиц двуокиси германия в золе гидроокиси алюминия, дальнейшей обработке и прокаливании полученного гидрогеля. В полученную композицию вводят затем платину. По другому способу окись алюминия пропитывают раствором соединения платины в смеси с подвергнутым старению раствором четыреххлористого германия в безводном спирте. [c.164]

Желаемую пористую структуру можно достичь также регулированием как рн, так и продолжительности процесса старения гидрогеля, т. е. регулированием факторов, определяющих прочность скелета гелей [102—104]. Для проверки влияния продолжительности процесса старения и pH среды на прочность и активность полученного на его основе катализатора был приготовлен алюмосиликагель [c.147]

Из табл. 8 и 9 видно, что процесс старения оказывает значительное влияние на свойства катализатора из всех испытанных образцов наименьшей прочностью обладает катализатор, носитель которого не подвергали старению, а наибольшую активность и прочность имеет катализатор, нанесенный на алюмосиликат, гидрогель которого созревал в аммиачном растворе с pH 9,4. [c.148]

Значение pH, концентрация, температура и продолжительность обработки, которые имели место в процессе, когда гидрогель подвергался старению или другим процедурам в то время, как он находился во влажном состоянии (сюда включается возможный этап замещения воды другой, способной смешиваться с водой жидкостью, например спиртом). [c.708]

Прочность гелей, приготовляемых из коллоидного кремнезема, иная, чем гелей, полученных из кремневой кислоты, что рассматривалось в гл. 4. Здесь будет описано самопроизвольное упрочение связей между частицами в том случае, когда они связываются вместе. Однако это относится к гидрогелю, достигнувшему точки гелеобразования и затем подвергнутому процессу старения в течение времени, по крайней мере равного длительности гелеобразования, но не подвергавшегося на каком-либо этапе специальной термической обработке. Проч- [c.712]

Упрочнение может быть выполнено тремя обычно применяемыми способами 1) осаждением дополнительного кремнезема на имеющейся структуре силикагеля 2) добавлением активного кремнезема или поликремневой кислоты к золю (частицы золя по размеру превышают 5 нм) в процессе гелеобразования 3) путем термического старения гидрогеля до определенной ограниченной степени для увеличения коалесценции частиц. [c.726]

Старение гидрогеля. Общепринятым способом упрочнения, не производящим каких-либо сильных изменений в структуре геля, является термическое старение гидрогеля до оптимального предела. В том случае, когда такой процесс проводится и дальше, это ведет к огрублению структуры кремнезема. В зависимости от характера исходного геля, а также от температуры, продолжительности и pH процесса старения структура геля может проходить через стадии, показанные на рис. 5.20а. Механизм старения представляет собой простое растворение кремнезема на участках структуры геля с наименьшими радиусами кривизны и осаждение кремнезема на [c.728]

Накопленный в последние годы экспериментальный материал по влиянию среды старения гидрогеля на пористую структуру силикагеля (см. гл. 5) действительно свидетельствует, что изменение пористой структуры определяется факторами, влияющими на процесс поликонденсации кремневой кислоты. Однако нам представляется, что такой подход не исчерпывает полностью вопроса о влиянии этих факторов на пористую структуру силикагеля. С нашей точки зрения, необходимо учитывать при этом роль коллоидно-химических процессов (агрегация частиц, рост частиц полидисперсной системы вследствие частичной растворимости дисперсной фазы и др.). [c.36]

ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ СТАРЕНИЯ ГИДРОГЕЛЯ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ НА ПОРИСТУЮ СТРУКТУРУ СИЛИКАГЕЛЯ [c.45]

Дальнейшим развитием работ в направлении изучения влияния условий старения гидрогеля на пористую структуру силикагеля являются главным образом исследования авторов с сотрудниками [136—139, 141), [c.47]

В работе [136] был использован метод фиксации структуры кислотой для изучения процесса старения гидрогеля, осажденного в кислой среде и отмытого от солей водопроводной водой с pH 6,8, служившей в дальнейшем средой старения. [c.47]

Результаты данного исследования (табл. 9) показали, что старение контрольного гидрогеля приводит к возрастанию объема и радиуса пор ксерогелей без существенного [c.47]

Аналогичная закономерность в изменении пористой структуры силикагелей наблюдается в случае старения гелей, осажденных в нейтральной и щелочной среде [137]. Изучение кинетики созревания нейтрального и щелочного гелей показало, что с возрастанием продолжительности процесса прирост радиуса и объема пор становится менее заметным, стремясь к некоторому предельному значению (рис. 13,а, б). С повышением pH кривая зависимости и ксерогеля от длительности созревания гидрогеля располагается выше соответствующей кривой для геля, осажденного при более низком pH. Различия в расположении сравниваемых кривых обусловлены разной скоростью про- [c.48]

Рис. 12. Изотермы адсорбции паров метилового спирта на силикагелях, полученных обработкой гидрогеля 1-н. НС1 через 1/2 (/) 3(2) 10 (3) и 30 4) суток старения.

Действие кислоты на ранней стадии старения гидрогеля фиксирует частицы, сравнимые по размеру с частицами гидрогеля, осажденного и отмытого от солей в слабокислой среде. Следовательно, независимо от pH осаждения гидрогеля его образование связано с появлением частиц определенного размера (первичные частицы), которые затем агрегируются во вторичные частицы, что подтверждено электронномикроскопическими данными [1401. [c.49]

Обнаруженная далее [1411 аналогия во влиянии концентрации гидроксильных ионов и НР на процесс старения гидрогеля и, следовательно, на пористую структуру силикагеля позволила заключить, что увеличение размера частиц с ростом pH и длительности старения может быть обусловлено растворением мелких частиц с последующим пере-осаждением перешедших в раствор кремневых кислот на поверхность более крупных частиц. Этот вывод хорошо согласуется с повышением растворимости кремнезема с возрастанием концентрации ионов 0Н , начиная от pH 2, отвечающего максимальной устойчивости кремнезема к растворению [143]. Каталитическое влияние 0Н сказывается также в ускорении химической реакции между растворенной низкомолекулярной и коллоидной кремниевой кислотой [144, 145]. Вполне вероятным представляется объяснение роста первичных частиц за счет оставшихся в геле непрореагировавших низкомолекулярных форм двуокиси кремния [140, 145]. [c.50]

Как указывалось, факторы, ускоряющие застудневание золя кремневой кислоты, действуют в том же направлении при старении гидрогеля. Известно [72], что застудневание золя кремневой кислоты ускоряется ионами И и 0Н , причем ниже pH 2 скорость процесса пропорциональна концентрации гидроксильных ионов. При pH <С 2 застудневание ускоряется также небольшими количествами иона фтора [152, 153]. Учитывая близость кристалло- [c.51]

Структурные характеристики силикагелей, полученных при старении гидрогеля в HF и H I (время обработки 24 ч) [c.52]

Аналогия в действии HF и ОН обнаруживается также для зависимости пористой структуры от длительности старения гидрогеля в растворах фтористоводородной кислоты (табл. 11). Как и в случае гидроксильного иона, с увеличением длительности старения гидрогеля в растворах фтористоводородной кислоты объем и радиус пор силикагелей возрастают. При этом вначале с ростом примерно от 0,5 д.о0,7см 1г удельная поверхность изменяется мало, а затем заметно уменьшается. При старении геля замечается предел [c.53]

Дальнейшие превращения в структуре, вызванные увеличением концентрации НР и длительности старения в ней гидрогеля, дают картину, аналогичную полученной в тех же условиях с кислым гелем. [c.55]

При низком pH растворимость повышается в присутствии ионов фтора [144], она также увеличивается с возрастанием концентрации фтористоводородной кислоты. Поэтому мы склонны считать, что в растворах фтористоводородной кислоты имеет место явление переконденсации кремневой кислоты, обусловленное растворимостью дисперсной фазы в дисперсионной среде. Старение гидрогеля, [c.56]

Старение гидрогеля в органических жидкостях и пористая структура силикагеля [c.58]

Характерно, что при выдерживании геля в контакте с органической жидкостью воспроизводится пористая структура силикагеля, полученного обработкой свежего исходного гидрогеля I (отмытого от солей) 0,01-н. раствором кислоты. Аналогичным образом действуют органические растворители при старении в них геля, не отмытого от солей (гидрогель II). В табл. это проиллюстрировано на примере ацетона и диоксана. Старение гидрогеля II в данных средах приводит к образованию однородно тонкопористых силикагелей (рис. 18). Заметим, что образцы такой структуры обычно получаются при воздействии минеральной кислоты на свежеосажденный гель в нейтральной или близкой к нейтральной среде [46, 135, 137). [c.59]

Рис. 19. Изотермы адсорбции паров метилового спирта на контрольных образцах с длительностью старения гидрогеля

Давление водяного пара при одинаковом содержании воды в геле зависит от его структуры, а последняя может несколько изменяться во времени (явление старения геля). На рис. 177 представлены изотермы дегидратации образцов геля кремневых кислот различного возраста, причем для сопоставления показана также изотерма дегидратации гидрофана, природного минерала группы опалов, образующихся при твердении гидрогелей кремнезема в при1юдных условиях. [c.526]

Непрерывно разрабатываются новые рецепты для частных разновидностей силикагелей. Например, Виньял и Аккер [215] получили широкопористый силикагель с удельной поверхностью менее чем 320 м /г и объемом пор 1 см г путем приготовления гидрогеля из кислоты и силиката, смешанных в такой пропорции, чтобы получить значение pH 9,8—10,4. Такой гель подвергали старению в течение 50 мин, затем подкисляли до pH [c.701]

Упрочнение гидрогеля для получения более слабого по структуре высушенного силикагеля. Как описали Александер, Броудж и Айлер [273], при термическом старении силикагеля в присутствии влаги получается объемистая, быстро диспергируемая форма кремнезема, которую можно легко размалывать для дальнейшего использования в эластомерах в качестве армирующего реагента или в маслах для приготовления консистентных смазок. Были описаны условия обработки для упрочнения слабой структуры гидрогеля посредством нагревания образца в воде до тех пор, пока его удельная поверхность не понижалась на 10—50 %, после чего влага удалялась спиртом. Существенно, что подобный гель формируется при достаточно низкой концентрации в воде из кремнеземных частиц такого размера, когда их поверхность в единице объема составляет 20—75 м /см . Так, для частиц диаметром 7 нм при величине удельной поверхности около 400 м /г должна быть создана подходящая концентрация кремнезема 5—20 % перед тем, как начнется гелеобразование. Гель затем нагревается во влажном состоянии до тех пор, пока коэффициент коалесценции не достигнет значения около 0,5. [c.730]

Дополнительные факторы при термическом старении. Нагревание гидрогеля в воде или в растворах солей при 80—100°С в основном вызывает упрочнение всей структуры, но не изменяет структуру пор. Оккерс и де Бур [275] нагревали серию гелей 5102 в течение 1—4 сут при 80 °С в воде, кислотах и в растворах хлорида калия и обнаружили, что если силикагель имел удельную поверхность более 200 м /г, то для него наблюдалось понижение поверхности при незначительном изменении объема пор. Очевидно, что в этом случае поры увеличивались в размере. При pH 2 эффект был незначителен, но в нейтральном или в щелочном растворе, в особенности в присутствии соли, текстура силикагеля заметно огрублялась. Например, удельная поверхность понижалась от 752 до 452 м /г, тогда как радиус пор возрастал от 13 до 22 А, но при этом объем пор оставался на уровне 0,50 см /г. [c.731]

Необходимо отметить, что гидрогели, содержащие ионы поливалентных металлов в частности алюминия (т. е. в случае алюмосиликатных гелей), оказываются менее чувствительными к изменениям при старении во влажных условиях, так как оксиды металлов понижают растворимость кремнезема. Так, Аккер [285] при добавлении 2—6 % солей металла полупил тонкопористый силикагель с высокой адсорбционной способностью по отношению к воде при низком значении влажности. Аналогично Престон, Вельтман и Хуббард [286] увеличили способность силикагеля к адсорбции воды в результате смачивания его раствором алюминиевой соли муравьиной кислоты перед высушиванием. [c.732]

Можно было бы ожидать, что, поскольку силикагель не растворяется при низком значении pH, кислоты не будут оказывать такого влияния на процесс старения во влажных условиях, как это наблюдается для случая регулируемого значения pH. Однако, Шейнфайн и др. [287] обнаружили, что обработка гидрогеля сильными кислотами (НС1, НМОз или конц. НгЗО ) перед высушиванием ведет к повышению объема пор в высушенном силикагеле без понижения величины удельной поверхности. Это может быть вызвано тем, что кислота промотирует коалесценцию между частицами без какого-либо влияния на рост частиц или огрубление текстуры. С другой стороны, обработка 8 н. Н25О4 вызывала падение удельной поверхности от 700 до 300 м /г, и в то же время происходило возрастание объема пор. Такое различие может проявиться в том, что гель 5102 фактически оказывается более растворимым в 8 н. Н25О4, чем в какой-либо другой кислоте, поэтому оно связано только со степенью внесенных изменений в структуру силикагеля. [c.732]

Простое высушивание в перегретом паре воды, по-видимому, приводит к упрочнению структуры, так что получается силикагель с низкой кажущейся плотностью. Дженкинс и Шварц [3266] приготовили гидрогель, содержащий 7 % SiOj, который образовывался в течение 25 с в 1,1 н. растворе соли при pH 10,8. Такой гель подвергался старению в течение 1 ч при комнатной температуре, а затем разрезался на куски. Оставшееся в образце некоторое количество NaOH замещали на сульфат аммония, гель промывали и высушивали в парах воды в течение 4 ч при температуре 120°С, после чего образец нагревали на воздухе при 205°С. Полученный силикагель имел кажущуюся плотностью всего только 0,16 г/см . [c.745]

Для промышленного синтеза цеолита типа V из гетерогенного гидрогеля в основном применяется то же оборудование. В емкость для получения геля двуокись кремния вводят в виде суспензии, которую предварите,] ьно приготавливают из твердой аморфной 8Ю.2. Чтобы получить цеолит в виде порошка высокой чистоты, в данном случае необходимо провести процесс старення геля ири комнатной температуре. Гетерогенные гидрогели используются также прп синтезе цеолита X и морденита (зеолон). [c.742]

Авторы работы [74] получили цеолит Y, распределенный (10%) в аморфной силикагельной матрице. С этой целью приготавливала суспензию цеолита в гидрогеле, полученном подкислением силиката натрия до pH 4,3, доводили pH смеси до 3,7, проводили 6-часовое старение и сушили распылением. В работе [75] описывается система, предназначенная для использовапия в качестве катализатора, содержащего цеолит У в матрице из аморфной SiOj. После кристаллизации цеолита маточный раствор подкисляют раствором силиката натрия до pH смеси 4,0—4,5. Образовавшуюся массу сушат распылением. Цеолпт путем ионного обмена переводят в аммониевую форму. [c.757]

Таким образом, было установле1Ю, что старение гидрогеля играет существенную роль в формировании пористой структуры силикагелей. Данные результаты представляют интерес с двух точек зрения. Во-первых, они показывают принципиальную возможность регулировать пористую структуру силикагеля, влияя изменением условий внешней среды на ход процесса старения гидрогеля. С другой стороны, из этих результатов видно, что при анализе причин структурных изменений ксерогеля, вызываемых разными видами обработки гидрогеля перед сушкой, нельзя пренебрегать его возрастом. Указанные предпосылки были положены нами в основу дальнейших исследований по выяснению роли старения гидрогеля кремневой кислоты в формировании пористой структуры силикагелей. [c.46]

Рассмотрение старения гидрогеля при комнатной температуре с точки зрения перераспределения кремнезема (переконденсации) позволяет объяснить изменения в пористой структуре силикагеля с позиций авторов [146, 147], изучивших геометрическое модифицирование ксерогеля и гидрогеля при гидротермальной обработке. Согласно [146] незначительное изменение 5 при старении гидрогеля является результатом отложения растворенной 5102 местах срастания частиц, что может быть причиной увеличения прочности геля в первый период старения. Шарыгин, Чух-ланцев и Бакина [148] проследили за старением гидрогеля кремневой кислоты, фиксируя изменения в структуре гид- [c.50]

Замораживание позволяет более строго фиксировать изменения, происходящие в геле на стадиях, предшествующих замораживанию, так как обезвоживание при этом процессе происходит при отрицательных температурах. В опытах Шарыгина с сотрудниками [151 ] гидрогель выдерживали в течение 24 ч в термостате при О, 25, 50, 92° С, после чего замораживали в воздушно-холодильном термостате до температуры —6°, выдерживали при этой температуре в течение 12 ч и оттаивали. Из полученных ими данных следует, что увеличение температуры старения приводит к непрерывному уменьшению удельной поверхности силикагелей (увеличение размера частиц), сопровождающемуся увеличением объема и диаметра пор. Такое изменение структуры авторы объясняют возрастанием прочности каркаса гидрогеля, обусловленного увеличением размера частиц. [c.51]

Рнс. 16. Кривые зависимости предельно-сорбированного объема пор силикагеля от концентрации Н2504 и длитель-ностн старения в ней гидрогеля [c.56]

Подобны.м образом изменяются параметры пористой структуры силикагеля при старении гидрогеля в растворах соляной, азотной, серной и фосфорной кислот [154]. Как установили Шейнфайн, Стась и Маковская [154], повышение концентрации кислоты или увеличение продолжительности ее воздействия на гидрогель приводит в возрастанию объема пор ксерогеля, сопровождающегося небольшим [c.57]

Спожность явлений, происходящих в геле при старении в агрессивных средах, не позволяет однозначно интер претировать экспериментальные данные на основе одних лишь адсорбционных характеристик. Следует иметь в виду результаты работы [156], в которой показано, что способ расчета размера частиц гидрогеля из адсорбционных данных не всегда является надежным. Необходимо также знать условия, при которых преимущественно реализуется тот или иной процесс (поликонденсация, растворение, растворение — переосаждение). [c.58]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология