Поры в частицах силикагелей определение размеров

Шейнфайн и Неймарк [237] рассмотрели теорию, в настоящее время являющуюся общепринятой, согласно которой кремнезем вначале образует частицы небольших размеров. Затем частицы соединяются вместе и формируют сетку геля. Особый интерес вызывает представленный этими авторами широкий набор силикагелей, у которых удельные поверхности и объемы пор изменялись независимо. Так, были приготовлены силикагели с удельной поверхностью в интервале 100—800 м /г, причем любой из этих образцов можно было приготовить с объемом пор в интервале от 0,45 до - 1,7 см г. В случае силикагеля с удельной поверхностью 650 м /г объем пор мог быть получен в интервале 0,35—2,37 см /г. Чтобы осуществить это, требуется не только выполнять надлежащие условия процесса формирования геля, но и проводить промывание при регулируемых значениях pH, а также высушивание при определенных условиях. [c.712]

Два принципиально разных типа пористых структур известны для кремнеземных адсорбентов — корпускулярные и губчатые. Наиболее изученными являются корпускулярные структуры силикагелей [1]. Поскольку скелет гелей построен из контактирующих коллоидных частиц гидратированного кремнезема, близких по форме к сферическим, основные параметры таких структур — размеры, форма, поверхность и объем пор — определяются только размерами частиц и плотностью их упаковки [2]. Это обстоятельство накладывает определенные ограничения на возможные пределы изменения таких параметров корпускулярных структур, как общий объем пор и их размеры. Попытки увеличения этих параметров в корпускулярных структурах гелей приводят либо к значительному снижению механической прочности их скелета, либо к перерождению корпускулярных структур в губчатые, как это, например, имеет место при гидротермальной обработке силикагелей [3]. Губчатые кремнеземные структуры типичны для пористых стекол. Благодаря особенностям генезиса таких губчатых структур их параметры поддаются тонкой регулировке в весьма широких пределах. [c.21]

Вторую большую группу составляют силикатные сорбенты. В их число входит силикагель, получаемый высушиванием геля кремниевой кислоты. Его скелет состоит из связанных друг с другом очень мелких шарообразных частиц 5102. При определенных условиях синтезируют также алюмосиликаты особой каркасной структуры, в решетках кристаллов которых имеются полости. Такие алюмосиликаты называются цеолитами. Поры в цеолитах имеют размеры небольших молекул (около 1 нм). [c.68]

Проведение реакции между растворимым силикатом и кислотой в течение длительного времени являлось общепринятым способом промышленного производства силикагелей. Однако существуют определенные ограничения, которые всеми признаются. Например, невозможно вырастить частицы кремнезема большего размера до того, как начнется процесс формирования геля. При низких значениях pH, когда кремневая кислота устойчива достаточно долго, так что становится возможным отливать ее в желаемую форму, первичные частицы сохраняют размер менее 2—3 нм в диаметре. При pH 4.—10, за исключением низких концентраций кремнезема, соль натрия вызывает очень быстрое осаждение или гелеобразование, так что рост дискретных частиц до начала формирования геля оказывается невозможным. Диаметр частиц геля на конечной стадии составляет 3—7 нм [222]. Таким образом, когда силикат натрия используется при изготовлении геля, то какое-либо дальнейшее уменьшение удельной поверхности или увеличение диаметра пор должно проводиться путем последующей обработки силикагеля, например нагреванием образца в воде или при высокой температуре в парах воды. Вымывание соли представляет собой медленный процесс, и в результате получается большое количество отработанной сточной воды. Чтобы избежать этого, раствор силиката натрия можно вначале пропустить через ионит в водородной форме, и если процесс выполняется при низкой температуре, то можно обеспечить выход 12 %-ного золя кремневой кислоты [223]. Если только не идет дальнейшего превращения в коллоидные частицы большего размера, то получается точно такой же силикагель с частицами малого размера и тонкими порами, как и в случае применения способа кислотной обработки силиката. [c.705]

Однако наиболее важным моментом в связи с рассмотрением силикагеля оказывается следующее. По мере того как структура испытывает усадку, определенное число связей между кремнеземными частицами, пронизывающих всю структуру, должно испытывать разрыв, поскольку кремнеземные частицы по существу являются жесткими. Если структура силикагеля оказывается довольно уплотненной, а его масса хрупкой, то такой силикагель, вероятно, будет растрескиваться. Если плотность упаковки низка и гель остается пластичным и студенистым, так как цепочки, состоящие из очень небольших по размеру частиц, сохраняют гибкость (даже стеклянные волокна оказываются гибкими), то такой гель дает усадку в основном без растрескивания, поскольку всегда будет оставаться достаточный участок сетки, способный в любой момент сцементировать массу образца. И все же усадка силикагеля оказывается необратимой. Вероятно, после того как некоторые связи между частицами разрываются, отдельные части сетки освобождаются и могут вступать в контакт с другими частями, поэтому формируются новые контакты и новые связи. Таким образом, плотность упаковки возрастает, а диаметр пор уменьшается. [c.734]

В заключение подчеркнем, что активность слоя силикагеля зависит от размера ого пор, строения поверхности и текстуры основного вещества. Стандартные марки силикагелей имеют поры различных диаметров с различным распределением этих диаметров по величине, но определенного объема. Они характеризуются разными поверхностными свойствами и специфическими изотермами адсорбции воды. Эти параметры определяют хроматографические свойства сорбентов. Помимо первичных свойств, связанных с размерами пор и активностью поверхности, важными характеристиками сорбента являются размеры частиц и их распределение, которые определяют скорость потока растворителя в пространстве между отдельными частицами, а также внутри пор. Длительность разделения, величины и высота тарелок в значительной степени зависят от вторичных параметров. Таким образом, стандартизация нескольких видов силикагелей с узким распределением пор и частиц по размерам является необходимым условием получения воспроизводимых результатов хроматографического разделения. [c.114]

Ранее [7] мы нашли для глобулярных систем соотношение, мало чувствительное к координационному числу упаковки и приблизительно верное [8] для случайных упаковок одинаковых шаров з = ЗУп/< п, где — объем пор п — их преобладающий диаметр. Приравнивая определенную так поверхность пор поверхности частиц, получаем ЗКп/ п = 6/6-0, отсюда ( а = б Fп/2. Для кремнезема б 2 г см и диаметр преобладающих пор численно равен с п гь Это простое соотношение для силикагелей связывает диаметр пор с диаметром глобул и объемом пор, который отражает плотность упаковки. Широко известно, что размер пор приблизительно одного порядка с размером частиц. Из приведенного уравнения видно, что это действительно так, если Гп 1 см г, т. е. если среднее число касаний 4. Если же упаковка плотнее, то Гп < 1 см 1г и диаметр пор меньше диаметра частиц, что действительно наблюдалось электронным микроскопом с помощью метода реплик. [c.324]

Исследование абсолютных изотерм имело важное значение для выяснения вопроса о рациональном выборе адсорбата для определения удельной поверхности тонкопо-зистых силикагелей. Изучение адсорбции паров метанола 324, 345], азота [346, 347] и воды [347] образцами названного структурного типа (С-337 и 204) показало отчетливое искажение изотермы адсорбции первых двух веществ за счет увеличения адсорбционного потенциала в тонких порах (к < 30 А). Кроме того, часть объема последних в местах сферических частиц оказалась недоступной для молекул метанола и азота [346, 348]. На этом основании был сделан важный вывод о том, что азот и метанол не могут служить для расчета уде.пьной поверхности образцов с размерами пор 1 < 25—30 А. Как установили в [348], от указанных помех свободен метод определения величины удельной поверхности тонкопористых образцов с помощью адсорбции пара воды (малые размеры молекул и малая роль дисперсионных сил при адсорбции). [c.161]

Для улавливания частиц аэрозоля из воздуха могут быть использованы также трубки для отбора проб воздуха, в которых слой силикагеля заменен ватным тампоном или мембранным фильтром Последний представляет собой листочки фильтра из специально подготовленной целлюлозы, легко пропускающей воздух и газы, но задерживающей частицы аэрозоля. Диаметр пор такого фильтра рассчитан так, чтобы на нем задерживались частицы, размер которых характерен для частиц ядовитого дыма. Удобный фильтр изображен на рис. 29. Преимуществом мембранных фильтров является их растворимость в ряде органических растворителей, что в значительной степени облегчает количественное определение осевшего аэрозоля, [c.256]

По корпускулярной теории строения адсорбентов [2, 3, 4, 5] силикагель и алюмогель состоят из первичных скрепленных менаду собой частиц с различной степенью их упаковки. Зазоры между частицами представляют собой поры, заполненные в процессе адсорбции и капиллярной конденсации адсорбатом и обусловливающие гистерезисную петлю на изотерме. Размеры частиц (В), составляющих остов силикагеля и алюмогеля, не трудно рассчитать, приняв определенную модель формы частиц (см. табл. 1). Эти величины близки к значениям, полученным из электронно-микроскопических снимков и из расчета уширений линий на рентгенограмме (для кристаллических однофазных адсорбентов). [c.244]

Большое внимание привлекает получение силикагелей со сферическими частицами заданного размера и с определенными структурными характеристиками (удельной поверхностью Зуд, диаметром пор d и объемом пор 14)- [c.42]

Разработанная в семидесятых годах теория сложных явлений массбпереноса в хроматографических потоках способствовала созданию совершенных колонок. В это же время хроматографисты начали использовать в качестве неподвижных фаз малые частицы силикагеля (диаметр 3—10 мкм) с контролируемой пористостью. Успехи, достигнутые в синтезе силикагелей, позволили получать частицы нужного размера с определенным диаметром пор и нужным распределением пор по размерам. Эффективность в 10 ООО теоретических тарелок для колонки длиной в 15 см стала благодаря этому в настоящее время обычной. [c.241]

В большинстве случаев можно предотвратить эти нежелательные реакции, однако иногда их можно использовать в препаративных целях. Если при хроматографическом разделении желательно избежать каких-либо дополнительных реакций, то необходимо придерживаться определенных требований. Первое требование, выполнение которого в настоящее время уже не вызывает затруднений,— это использование действительно высококачественного адсорбента. Сейчас выпускается очень много различных адсорбентов, и вполне можно подобрать наиболее приемлемый как по поверхностным свойствам (например, имеются силикагели с различными размерами пор), так и по размерам частиц и адсорбционной способности (определяемой удельной поверхностью сорбента). Разделение соединений, содержащих сложноэфирные, кетонные и лактоновые группы, оксира-новые кольца и т. п., следует проводить только на нейтральном оксиде алюминия, а отнюдь не щелочном или кислом. Последние два типа адсорбентов применяются в особых случаях. Другое важное требование — правильный выбор активности адсорбента. Адсорбенты с максимальной активностью используются редко. Третьим важным критерием является техника хроматографирования. По возможности необходимо выполнять следующие требования I) хроматографический процесс следует вести таким образом, чтобы все растворенные соединения контактировали с адсорбентом в течение наименьшего возможного времени 2) колонку следует укрыть от прямого солнечного света, а если в ней находятся светочувствительные вещества, то обернуть алюминиевой фольгой 3) при работе с термически нестойкими веществами иногда необходимо поместить колонку в охлаждаемый короб или специально приспособленный холодильник 4) соединения, окисляющиеся на воздухе, следует хроматографировать в инертной атмосфере (например, в атмосфере азота особой чистоты) в этих случаях колонки заполняют особым образом и особым же образом обрабатывают отдельные [c.182]

Если все частицы в силикагеле оказываются очень однород-нымн по размеру и упаковываются однородным способом, то спекание будет происходить внезапно, как только достигается определенная температура, и все поры будут подавляться одновременно. Айлер наблюдал подобное явление в случае плотно упакованных однородных кремнеземных сферических частиц диаметром 200 нм (см. раздел о синтетическом опале в гл. 4). Такой белый непрозрачный кремнезем проявляет быструю усадку, когда достигается определенная температура (1000— 1200°С в зависимости от содержания ионов Ма+), и он превращается в прозрачное непористое кварцевое стекло 810г гораздо ниже нормального значения температуры размягчения. [c.753]

Арсем и Райт [417] получили тонкодисперсный кремнезем путем проведения реакции силиката натрия с хлоридом аммония, кипячением смеси до образования кремневой кислоты (в результате чего выделялся аммиак), фильтрованием и высушиванием получаемого конечного продукта. После высушивания при 100°С последний содержал 15°/о связанной воды, следовательно, должен был представлять собой тонкодисперсный мик-рО ПОристый силикагель. Хейзер [418] приготовил осажденный силикагель, имевший большие поры и способный поглощать до 100% по массе и даже более воды из воздуха, насыщенного влагой. Продукт получался посредством реакции между силикатом натрия и солью аммония при определенных условиях и комнатной температуре. Частицы такого силикагеля оказываются сферическими по форме и имеют размеры в области от 0,5—5 мкм при значении объемной плотности в интервале 0,16— [c.775]

В качестве исходного силикагеля для получения водоустойчивых гранул был выбран силикагель КСМ-кусковой. Силикагель измельчался на вибромельнице (модель 7М-10-03) в течение 5, 15, 30 мин., преобладающий размер его частиц, определенный седиментометрическим меточном (по Фигуровскому), колебался от 7 до 3 мк в зависимости от длитель-Г е Сти виброизмельчения. Распределение объемов нор полученных образ- -л в в интервале эквивалентных радиусов 300 ООО—2.9 А определялось с помощью поромеров низкого и высокого давлений [5] и на основании ределения истинной (й) и кажущейся (8) плотностей г ор — объем пор ределялся в интервале эквивалентных радиусов от 300 ООО до 31 А, ., 2.9 А рассчитывалось как разность г —снимались изотермы сорбции пкртв воды, определялся предельный объем сорбционного пространства по парам бензола ш ), вычислялись значения суммарной пористости (у ) и объема макропор iv ). Динамическая активность образцов по нарам воды (Сд), их насыпные веса (А) и механическая прочность гранул по сопротивлению на раздавливание и на истирание (Рист) определялись в соответствии с [6]. [c.17]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология