-
Herstellung aktiver Kieselsäure Bei der Herstellung aktiver Kieselsäure
pflegt man die Ausgangsmaterialien, z. B. Wasserglas und Säure, unter solchen Bedingungen
der Temperatur, Menge und Konzentration umzusetzen, daß zunächst ein Sol und daraus
durch Koagulation eine homogene Gallerte entsteht. Diese wird von Verunreinigungen,
wie Salzen u. dgl., durch Auswaschen befreit und dann langsam bei niedriger Temperatur
getrocknet. Hierbei schrumpft die Gallerte auf 1/1o bis 1/2o ihres Volumens zusammen.
Diese Herstellungsweise erfordert umfangreiche Reinigungs- und Trocknungsanlagen
wie auch einen großen Aufwand an. Wärme, weshalb das Verfahren nur dann wirtschaftlich
gestaltet werden kann, wenn die Gallerte, also auch das Sol, von vornherein die
Kieselsäure in hoher Konzentration enthält. Der Herstellung solcher konzentrierter
Sole bzw. der hieraus erhaltenen Gallerten sind aber hinsichtlich ihres Gehaltes
an Kieselsäure nach oben hin namentlich dann Grenzen gesetzt, wenn das Sol vor der
Koagulation saure, neutrale oder höchstens schwach alkalische Reaktion zeigen soll,
Bedingungen, die, wie gefunden wurde, zur Erzielung hochwertiger, feinporiger Adsorbentien
unbedingt eingehalten werden müssen.
-
Es wurde nun gefunden, daß man eine körnige, zur Adsorption, z. B.
von Gasen und Dämpfen, vorzüglich geeignete aktive Kieselsäure wirtschaftlich vorteilhaft
herstellen kann, wenn man unter Umgehung der Bildung eines Sols, also auch einer
Gallerte, die Kieselsäure durch Fällung abscheidet und den von der Mutterlauge befreiten
schleimigen oder sandigen Niederschlag einem hohen Druck von mindestens i oo at
und mehr unterwirft. Schleimige Niederschläge, die also keine Gallerten sind, erhält
man beispielsweise, wenn nicht, wie bei Erzielung von Solen bzw. Gallerten, die
Silikatlösung zur Säure gegeben, sondern umgekehrt die Säure in die Silikatlösung
eingeführt wird. Bei umgekehrter Reihenfolge des Zusammengießens ist es zwecks Erzielung
von leicht auswaschbaren Niederschlägen von mehr körniger oder sandiger Beschaffenheit
von Vorteil, wenn die Silikatlösung in möglichst konzentrierter, die Säure dagegen
in verhältnismäßig verdünnter Lösung benutzt wird. Die über solchen Niederschlägen
stehenden Lösungen sollen am besten sauer oder neutral oder höchstens schwach alkalisch
reagieren. Das Waschen mit Wasser bzw. Säuren kann ganz oder teilweise vor oder
nach der Pressung oder einem etwaigen Vorpressen ausgeführt werden, wobei es vorteilhaft
sein kann, die letzten Säurereste vor
der Trocknung im Niederschlag
zu belassen, wodurch bei der Weiterbehandlung die Porenbildung günstig beeinflußt
wird.
-
Es ist im allgemeinen vorteilhaft, den Druck längere Zeit aufrechtzuerhalten.
Zur Abscheidung der Mutterlauge sowie zum Vorpressen des Niederschlags kann man
sich einer Filterpresse oder Spindelpresse bedienen. Mit dem Pressen unter hohem
Druck kann man, falls gewünscht, eine Formung verbinden. Zur Entfernung des adsorbierten
Wassers werden die Preßstücke am besten nach der Körnung erhitzt. Die Vorteile des
Verfahrens bestehen einmal darin, daß man mit wesentlich höher konzentrierten Ausgangslösungen
arbeiten kann, wodurch man mit der Hälfte oder einem Drittel des zur Herstellung
der Kieselsäure aus homogenen Gallerten benötigten Kesselvolumens auskommt. Die
Abtrennung der Mutterlauge sowie das Pressen des Niederschlags können ferner unmittelbar
nach dessen Erzeugung vorgenommen werden, während bisher zwecks Erzielung leicht
auswaschbarer Gallerten diese längere Zeit sich selbst überlassen werden mußten.
Weiterhin ist die Reinigung des gepreßten bzw. vorgepreßten Niederschlags sowie
das Trocknen infolge der Zeit-, Raum-und Energieersparnis b'ed'eutend billiger.
-
Zwar ist bekannt, daß durch Fällung erhaltene Kieselsäure adsorptive
Eigenschaften besitzt, Die bisher hergestellten, meist aus stark alkalischen Mischungen
erhaltenen pulverigen oder krümeligen Massen sind aber infolge ihrer geringen Härte,
hohen Volumens und des sich daher ergebenden geringen Schüttgewichtes zur Gas- und
Dampfad'sorption ungeeignet. Auch durch das übliche Waschen und Pressen in Filterpressen
wird keine nennenswerte Verbesserung erzielt. Nach dem vorliegenden Verfahren hingegen
werden durch starkes Pressen von aus nicht oder höchstens schwachalkalischen. Gemischen
erhaltenen Niederschlägen harte, körnige Massen von bedeutend höherem Schüttgewicht
erhalten, die durch hohes Adsorptionsvermögen auch für Gase und Dämpfe ausgezeichnet
sind.
-
Um aus stark alkalischen Niederschlägen gute Adsorbentien zu gewinnen,
ist eine Säurebehandlung vor dem Trocknen unerläßlich. Eine solche wird zweckmäßig
erst nach dem Pressen vorgenommen, da bei Gegenwart von Alkali in dem zu pressenden
Niederschlag Preßlinge von großer Härte entstehen. Mitunter kann es von Vorteil
sein, dem sandigen oder körnigen Niederschlag vor dem Pressen kleine Mengen eines
Sols oder einer Gallerte als Bindemittel beizumischen.
-
Die Fällung der Kieselsäure kann durch Umsetzung von Silikatlösungen
mit Säuren oder Lösungen von sauren oder neutralen Salzen bzw. mit Mischungen derselben
vorgenommen werden, wobei man u. U. gemischte Niederschläge von Kieselsäure und
Metalloxyden bzw. Hyd'roxyden, wie des Aluminiums, Eisens, Chroms, Nickels u. dgl.,
erhalten kann, die außer als Adsorptionsmittel auch als Katalysatoren, insbesondere
zur Entschwefelung von Gasen und ölen und zur Raffination von Flüssigkeiten, Verwendung
finden können. An Stelle von Silikatlösungen können auch andere siliciumhaltige
Verbindungen, wie SiF4, SiC14 u. dgl., als Ausgangsmaterial dienen, wobei man dann
statt der Salzlösungen auch Wasser, Alkalien, Wasserglaslösungen benutzen kann.
Auch gasförmige Stoffe, fällende Flüssigkeiten organischer Natur sowie beim Pressen
anfallende Mutterlaugen können zur Fällung benutzt werden. Man kann ferner die Kieselsäure
fester künstlicher oder natürlicher Silikate (Generatorschlacken, Gesteine) zu obigem
Zweck verwerten, indem inan diese Stoffe, gegebenenfalls nach vorhergehendem Mahlen,
einer Behandlung mit Säuren unterwirft und die dabei erhaltene Lösung mit Alkalien,
Salzlösungen, Wasserglas u. dgl. in der oben beschriebenen Weise umsetzt und weiterverarbeitet.
Auch .kann es mitunter vorteilhaft sein, wenn man die erhaltenen Produkte vor oder
nach dem Trocknen, gegebenenfalls nach vorhergehender Sättigung mit Wasserdampf,
zwecks völliger oder teilweiser Entfernung von Beimengungen, wie Oxyden und Hydroxyden,
mit Säuren behandelt. Beispiel i Zu 4,2 Raumteilen konzentrierter Salzsäure läßt
man langsam unter gutem Rühren bei Zimmertemperatur io Raumteile Wasserglas vom
spez. Gew. 1,38 fließen. Die harten, in einem sauren Medium suspendierten
Massen werden von der Mutterlauge, zweckmäßig unter Pressen, getrennt, dann mit
verdünnter Salzsäure und mit Wasser gewaschen und hierauf während a Stunden einem
Druck von 55o at ausgesetzt. Der Preßkörper wird dann gekörnt und zuerst bei mäßiger
Temperatur, dann bei 40o° getrocknet. Bei spie l"-2 Zu 1,6 bis z Raumteilen i oprozentiger
Schwefelsäure läßt man unter mäßigem Rühren i Raumteil Wasserglas vom spez. Gew.
436 bis 1,37 bei hoher oder niederer Temperatur langsam einlaufen. Die körnige
Masse wird von der Mutterlauge getrennt und hohem Druck ausgesetzt. Hierauf wird
das Preßgut gekörnt, mit Säure und Wasser gewaschen und bei zoo bis ¢oo° getrocknet.