Получение материалов на основе нанодисперсного кремнезема природных гидротермальных растворов

• Автор: Кашпура, Виталий Николаевич
• Шифр специальности: 05.17.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с. : ил.

Содержание
Введение.

Глава 1. Методы получения и промышленной утилизации аморфных кремнеземов.

1.1.Основные направления промышленного использования аморфных кремнеземов.

1.2. Объемы производства и потребления аморфных кремнеземов

на примере рынка США.

1.3. Физикохимические методы анализа наноразмерных кремнеземов.

1.4. Методы получения золей кремнезема из гидротермальных растворов.

1.5. Утилизация кремнезема, извлеченного из гидротермальных растворов. Выводы.

Цели и задачи исследования.

Глава 2. Физикохимические характеристики коллоидного кремнезема

в гидротермальных растворах.
2.1. Кинетика поликонденсации ортокремнисвой кислоты
с образованием коллоидных частиц кремнезема.
2.2. Размеры коллоидных частиц кремнезема в гидротермальном растворе.
2.3. Исследование физикохимических характеристик порошка кремнезема, осажденного из гидротермального раствора.
Выводы.
Глава 3. Использование сорбентов, изготовленных на основе аморфного кремнезема, осажденного из гидротермального раствора.
3.1. Эксперименты по хроматографическому разделению органических
газов и жидкостей в колонках, заполненных аморфным кремнеземом.
3.2. Очистка воды от нефтепродуктов с использованием сорбентов
на основе модифицированного аморфного кремнезема.
Выводы.
Глава 4. Эксперименты по использованию аморфного кремнеземсодержащего материала, осажденного из гидротермального раствора с вводом коагулянтов.
4.1. Получение силикатов металлов из аморфного материала, осажденного из гидротермального раствора с вводом коагулянтов.
4.2. Использование аморфного материала, осажденного с вводом
извести, как добавки в цемент для повышения прочности бетона.
Выводы.
Глава 5. Изготовление полисиликатов, жидкого стекла и гелей на основе аморфного кремнезема, извлеченного из гидротермального раствора.
5.1. Испытания пилотной установки для автоклавного изготовления жидкого стекла с нагревом от гидротермального теплоносителя.
5.2. Получение водных золей кремнезема мембранным концентрированием гидротермальных растворов.
5.3. Эксперименты по изучению кинетики образования водных
полисиликатовиз золей кремнезема.
5.4. Эксперименты по изучению кинетики зольгель перехода.
Выводы.
Заключение.
Список литературы


Когда диспергированный АТК находится в масле, например в моноолеате глицерина, при приложении трехфазного переменного тока напряжением В проявляется электровязкостиый эффект, за счет электростатического сцепления двух пластин, в узком зазоре между которыми находится масло. При этом кремнезем загущает масло до состояния геля, который передает вращающий момент от одной пластины к другой [3]. Другое интересное применение АТК - кристаллы больших размеров, которые не могут быть выращены в воде, выращиваются в среде геля кремнезема. Структура геля предотвращает конвекцию и позволяет равномерно протекать процессу диффузии компонентов [3]. Алкилнитраты, гидразин и другие виды ракетного топлива загущаются до состояния геля или до состояния смазки за счет введения рыхлого объёмистого силикагеля. АТК может применяться для загущения кислот, например в свинцовых аккумуляторных батареях. Добавление АТК в качестве загустителей пен усиливает их противопожарные свойства [3]. АТК широко применяется для разбавления сильноокрашенных органических красителей, например фталоцианина, а также для матирования и удаления эффектов блеска в красках, пластмассах и печатных красках. АТК может выполнять и другие функции [3]. Бумага и ткани, а также другие материалы, приобретают высокие гидрофобные или водоотталкивающие свойства вследствии наложения невидимой адсорбционной пленки, состоящей из гидрофобных коллоидных частиц кремнезема [3]. Интересно применение АТК для получения «сухой порошкообразной воды», получаемой путем покрытия полученных помолом тонкодисперсных частиц льда гидрофобным АТК. Аналогично концентрированный пероксид водорода (-%) может превращаться в устойчивый порошок путем вибрирующего перемешивания жидкости с АТК [3]. Несмотря на множество интересных применений, по-видимому наиболее широко АТК используется в качестве осушителя для изделий в упаковке, которые могут подвергаться коррозии или порче под действием влаги [3]. АТК с нанесенными на его поверхность алкилсилильными группами может использоваться как адсорбент для ферментов, митохондрий и других клеточных органелл с сохранением их активности. Это применение АТК позволило открыть новые области исследований в биохимии. Подобные органические образования могут прилипать к модифицированной поверхности АТК, давая монослойпые покрытия при °С, но они способны десорбироваться при 5 °С. По-видимому этот эффект связан с тем, что вода вытесняет эти образования с поверхности АТК за счет того, что при 5 °С водородные связи становятся более прочными [3]. Роль соединений кремния в биохимии жизни до сих пор неясна, возможно, это связано с тем, что коллоидные частицы кремнезема не напрямую участвуют в биохимических процессах, а играют транспортную роль. Высокие значения удельной поверхности и скорости растворения АТК позволяют проводить необходимые реакции при значительно более низких температурах, чем это требуется для измельченного в порошок тонкокристаллического кремнезема. Например, прозрачное плавленое кварцевое стекло образуется при давлении 0 кг/см2 и температуре °С из АТК с размером первичных частиц нм, тогда как для получения такого материала в виде выдуваемых в форму изделий требуется температура °С. Реакцией измельченного в порошок бора с АТК получают кварцевое стекло с дефицитом кислорода, которое лишь с трудом подвергается расстекловыванию. АТК настолько реакционноспособен, что его можно использовать для приготовления синтетических глинистых материалов, например, каолин образуется в гидротермальных условиях при 0-0 °С [3]. Частицы АТК с размером -0 нм при определенных характеристиках их поверхности оказываются активными для образования центров кристаллизации льда, или первого этапа формирования дождевых капель в облаке. Кроме того, применение АТК для этих целей экономически более выгодно, чем использование иодида серебра [3]. Добавление аморфного кремнезема в почву или в культуральные растворы дает значительный благотворный эффект в том случае, когда имеется дефицит усвояемого фосфора. Это происходит вследствие того, что силикатный ион в слабощелочной среде способен вытеснять фосфат-ион с поверхности частиц почвы или коллоидного материала, таким образом содержание фосфора в рассматриваемой системе увеличивается.