CS255598B1 - Způsob objemové stabilizace vysušeného silikaorganogelu - Google Patents

Abstract

Způsob objemové stabilizace vysušeného silikaorganogelu, to je objemu jeho částic a objemu pórů, působením vodného roztoku fluoridů alkalických kovů a‘amonia při teplotě 100 až 270 °C, za autogenního tlaku vodní páry po dobu 1 minuty až 20 hpdin. Produkt si zachovává vyšší objem pórů a nemění objem částic a objem póru působením vody nebo vodných roztoků při používání jako adsorbent.

Description

Vynález se týká stabilizace objemu částic a objemu pórů vysušeného organogelu kyseliny křemičité.

Silikaorganogely se připravují ze silikahydrogelů, to je z hydrogelů kyseliny křemičité, výměnou vody v gelu za organické rozpouštědlo. Jako organická rozpouštědla se používají například alkoholy, ketody, etery, estery, uhlovodíky, halogenované uhlovodíky nebo těkavé organické kyseliny. Silikaorganogel zbavený organického rozpouštědla vysušením je porézní kysličník křemičitý, který má zčásti povahu silikagelu a zčásti povahu silikaaerogelu. Vyznačuje se vyšším objemem pórů než jakého by se dosáhlo vysušením vody ze silikahydrogelu, ale jeho porézní struktura není stálá. Působením vody nebo vodných roztoků smršťuje svůj objem a tím dochází k zmenšování objemu a velikosti pórů. Podle intenzity a délky působení vody se objem pórů zmenšuje až k hodnotám, které se dosahují vysušením vody z výchozího silikahydrogelu.

Když je takovýto kysličník křemičitý používán bez přítomno.sti vody, například jako plnidlo plastů, není tato vlastnost na závadu. Má-li se však použít jako adsorbent ve vodném prostředí, nebo přihází-li do styku s vodou, kapalnou nebo ve formě páry, mezi opakovaným použitím v nevodném prostředí, je jeho objemová kontrakce a změna objemu a velikosti pórů naprosto nežádoucí. Mění se tím geometrické a sorpční charakteristiky lože adsorbentu. Tak například v koloně při chromatografickém použití klesá postupně sloupec adsorbentu za vzniku mrtvého prostoru a kolona ztrácí svou dělící účinnost. Smršťováním se

253 598 mění vnitřní porézní struktura adsorbentu v závislosti na koncentraci vody v eluční soustavě, na době trvání separace a na počtu cyklů použití. To vede k nestandardnosti elučních objemů jednotlivých složek dělené směsi látek.

Tuto nevýhodu významně snižuje způsob objemové stabilizace částic vysušeného silikaorganogelu podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se na vysušený silikaorganogel působí vodným roztokem fluoridů alkalických kovů a/nebo amonia při teplotě 100 až 270 °C, za autogenního tlaku vodní páry, po dobu 1 minuty až 20 hodin.

Touto úpravou se získá porézní kysličník křemičitý, který po vymytí solí a vysušení, případně vyžíhání, nemění objem částic, objem a velikost pórů, ani po opakovaném vaření ve vodě nebo ve vadných roztocích kyselin či solí. Podržuje si vyšší objem pórů, jaký měl výchozí vysušený silikaorganogel. Je možno jej použít jako adsorbent, například v chromatografických kolonách, nebo jako matrici pro chemické navázání organických fází.

Protože vyšušený silikaorganogel bývá znečištěn stopami méně těkavých organických látek, které produktu dávají tmavší odstín, je možno při úpravě podle vynálezu přidávat do reakční soustavy oxidační činidla, například dusičnany alkalických kovů, která tmavnutí potlačují. Alternativně ja možno produkt bělit i po provedené úpravě, například působením peroxidu vodíku. Oxidač ní činidla nemají stabilizační účinek a nijak neovlivňují působení fluoridových solí podle vynálezu.

Příklad 1

Ze silikahydrogelových částic o obsahu 6,5 % SiC>2 a 93,5 % vody byla promýváním izopropanolem odstraněna voda. Organogel byl vysušen zahříváním ve vakuu při teplotě 110 °C.a vykazoval objem pórů 1,27 cm^.g”^ . 60 g vysušeného silikaorganogelu bylo 4 hodiny autoklávováno při 160 °C v 450 ml vodného Ί% roztoku fluoridu draselného. Po odstranění soli promýváním vodou a vysušení měl produkt objem pórů 1,30 cm^.g“¹ a tento objem pórů zůstával zachován i po jeho následném několikahodinovém vaření ve vodě nebo v 10% kyselině chlorovodíkové. Jestliže byl

- 3 255 595 vysušený silikaorganogel bez úpravy podle vynálezu 1 hodinu vařen ve vodě a potom vysušen, poklesl jeho objem pórů na 0,73 cm^.g“¹.

Příklad 2

Silikahydrogelové částice obsahující 8,1 % SiO^ a 91,9 % vody byly odvodněny promýváním etanolem a etanol byl vyměněn promýváním benzenem za benzen. Organogel byl poté vysušen ve vakuu při teplotě 100 °C a měl objem pórů 1,59 cm^.g“\ 60 g vysušeného silikaorganogelu bylo 2,5 hodiny autoklávováno při teplotě 150 °0 v 450 ml vodného 3,5% roztoku fluoridu sodného. Produkt byl důkladně promyt vodou do negativní reakce filtrátu na fluoridy a vysušen při teplotě 120 °C. Měl objem pórů 1,56 —i cm .g , který si zachoval i po desetihodinovém vaření ve vodě. Paralelní vzorek vysušeného silikaorganogelu, který byl 4 hodiny vařen ve vodě měl objem pórů 1,15 cm ,g~ .

Příklad 3

Vysušený silikaorganogel z příkladu 2 o objemu pórů

O -1

1,59 cm^J.g byl v množství 120 g 5 minut autoklávován v 900 ml vodného 1% roztoku ekvimolární směsi fluoridu sodného a fluo ridu amonného. Po vymytí solí vodou a vysušení měl objem pórů 1,62 cm^.g“¹.

Příklad 4

Silikahydřbgelové částice, připravené podle AO 217 020, příklad 1, byly převedeny na organogel promýváním acetonem. Po vakuovém vysušení acetonu měl vysušený silikaorganogel objem pórů 1,60 cm ,g~ . 60 g tohoto materiálu bylo 16 hodin vařeno při 100 °C pod zpětným chladičem v 450 ml vodného 3,5% roztoku fluoridu draselného. Produkt byl promyt vodou do negativní reakce filtrátu na fluoridy a poté byl 2 hodiny vařen v přebytku 7% kyseliny chlorovodíkové. Po vysušení byl 3 hodiny žíhán při teplotě 750 °C. Měl objem pórů 1,61 cm^.g'^. Jestliže byl paralelní vzorek téhož silikahydrogelu stejným způsobem zpracován,

- 4 258 898 «

ale s vynecháním operace působení fluoridu draselného, měl objem pórů 1,22 cm^.g”^. Výchozím vysušeným silikaorganogelem a adsorbentem upraveným působením fluoridu draselného byly naplněny chromatografické kolony, které byly promývány dichlormetanem obsahujícím 1 % vody a mezi promýváním byly testovány . na dělící účinnost a stálost elučních objemů dělených látek. Dělící účinnost kolony naplnění vysušeným silikaorganogelem s časem stále klesala a eluční objemy dělených látek se zmenšovaly. Kolona s adsorbentem upraveným podle vynálezu si podržoeala svou dělící účinnost a stálost elučních objemů dělených látek po celou dobu jednoměsíčního sledování. Příčinou snižování dělící účinnosti kolony s neupraveným adsorbentem bylo smršťování lože adsorbentu a tím způsobený pokles jeho sloupce v koloně, který činil 5 % délky kolony.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Způsob objemové stabilizace vysušeného silikaorganogelu_fvyznačený tím, že se na vysušený silikaorganogel působí vodným roztokem fluoridů alkalických kovů a/nebo amonia při teplotě 100 až 270 °C, za autogenního tlaku vodní páry po dobu 1 minuty až 20 hodin.