DE877891C

DE877891C - Verfahren zur Herstellung kolloidaler Loesungen

Info

Publication number: DE877891C
Application number: DED8097A
Authority: DE
Inventors: Harry Dr Kloepfer; Heinrich Meier-Ewert
Original assignee: Degussa GmbH
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1951-03-01
Filing date: 1951-03-02
Publication date: 1953-05-28

Description

Verfahren zur Herstellung kolloidaler Lösungen Kolloidale Lösungen z. B. der Kieselsäure werden im allgemeinen auf nassem Wege durch Umsetzung von Verbindungen der geeigneten Salze, z. B. Wasserglas mit sauer reagierenden Substanzen, gewonnen. Hierbei sind besondere Vorsichtsmaßregeln anzuwenden, um auf der einen Seite eine kolloidale Verteilung des betreffenden. Stoffes, z. B. der Kieselsäure, zu begünstigen, und um auf der anderen Seite eine Gelierung zu verhindern. Zu solchen Maßnahmen. gehören z. B. die genaue Einhaltung einer bestimmten: Konzentration, Tempe, ratur eines bestimmten pH-Gebietes während der Fällung, Zusatz von, Schutzkolloiden u. dgl.
Die so gewonnenen kolloidalen Lösungen sind auf Grund der vorhandenen Verunreinigungen, die aus der Reaktioms,lösung stammen, sehr wenig haltbar, und zumal bei höheren Konzentrationen tritt bald Koagulation ein. Es ist deshalb in der Regel notwendig, die zunächst gewonnenen Lösungen einem Reinigungsprozeß, z. B.. der Dialyse, zu unterwerfen. Die Reinigung kann auch durch Fällung der Begleitsalze, beispielsweise von Natriumsulfat durch Zugabe von Alkohol, erfolgen. Alle diese Maßnahmen, sind kostspielig, langwierig und im Erfolg unsicher, da die Entfernung der letzten Spuren der schädlichen Fremdstoffe meist nicht gelingt. Aus diesem Grund werden zur Stabilisierung z. B. von kolloidaler Kieselsäure den Lösungen, Ätzalkalien zugegeben, die zweifellos wirksam sind, jedoch die Anwendung der Lösung wegen ihrer alkalischen. Reaktion für viele Fälle ausschließen.
Die Erfinderin hat sich die Aufgabe gestellt, diese Schwierigkeiten zu überwinden und auf möglichst einfachem Wege zu stabilen. kolloidalen Lösungen zu gelangen, die praktisch frei von Verunreinigungen oder fremden Bestandteilen sind. Es wurde gefunden, daß man zu derartigen kolloidalen Lösungen gelangen kann, wenn man die kolloidal zu verteilende Verbindung durch Zersetzung zunächst im Aerosolzustand gewinnt und hierauf in dem entsprechenden flüssigen Medium organischer oder anorganischer Natur mechanisch dispergiert.
Gemäß - der Erfindung geht man von geeigneten Metall- bzw. Metalloidverbindungen aus., die sich unter technischen. Bedingungen verdampfen und in der Gasphase-, sei es durch Oxydation oder Hydrolyse, unter Bildung eines Aerosols zersetzen, lassen. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird Silicnumtetrachlorid verdampft und im verdampften Zustand durch Wasserdampf unter Bildurig von Kieselsäureaerosol hydrolysiert. Die auf diese Weise erzeugten Aerosole, z-. B. das Kieselsäureaerosol, lassen: sich nach erfolgter Koagulation, die bei der Unbeständigkeit der Aerosole bald eintritt, z. B. durch Absetzen, Filtration mit keramischen Filtermaterialien, Ahscheidung an kalten Flächen usw., quantitativ in reinster Form gewinnen.
Es wurde gefunden, daß dasauf,dieseWeise erhalteneAerogel wider Erwarten durch einfache mechanische Methoden in flüssigen Medien, z. B. Wasser, Alkohol usw., in eine kolloidale Lösung übergeführt werden kann, die sich durch eine jahrelange Haltbarkeit auszeichnet. Hierbei hat sich der Zusatz von Dispersions- und Peptisationsmitteln als nicht erforderlich erwiesen.. Es genügt im allgemeinen, das betreffende Aerogel z. B. durch Naßvermahlen in einer Kugelmühle bzw. durch intensives Rühren, z. B. mit einem Turborührer, in dem flüssigen Medium zu verteilen. Die günstigsten Konzentrationen der nach dem Verfahren gewonnenen kolloidalen Lösungen können von Fall zu Fall in erheblichen Grenzen schwanken.. Bei der kolloidalen Kieselsäure wurden gute Ergebnisse mit einer Konzentration von io bis 2o% erzielt, die sich durch große Beständigkeit auszeichnen.
An Stelle der kolloidalen Kieselsäure können auch in ähnlicher Weise entsprechende Lösungen von Metalloxyden bzw. -hydraten, wie Titandioxyd, Aluminiumoxyd,, Zirkonnxyd od. dgl., gewonnen werden.
Die Herstellung der auf pyrogenem Wege oder auch durch hydrolytische Abspaltung gewonnenen Aerosole kann nach älteren Vorschlägen beispielsr weise so vorgenommen werden, daß die bei, der Umsetzung von flüchtigen Metalloid- oder Metallverbindungen entstandenen Oxyde oberhalb des Taupunktes von Wasser, Salzsäure oder anderer leicht kondensierharer Reaktionsprodukte derart abgeschieden werden, daß sie vor einer weiteren Einwirkung der in der Zersetzungszone herrschenden Temperaturbedingungen geschützt sind. Die Eigenschaften der für den vorliegenden Zweck benutzten Oxyde lassen sich verbessern, wenn dafür Sorge getragen wird, daß die zu zersetzenden leichtflüchtigen Metall- oder Metalloidverbirndungen innerhalb enger Siedegrenzen, z. B. innerhalb eines Temperaturbereiches von 50°, destillieren. Auch soll bei der Herstellung von kolloidalen Siliciumdioxydlösungen das der pyrogenen Zersetzung bzw. der Hydrolyse unterworfene Siliciumhalogenid zweckmä.Bigerweise weitgehend frei von fremden Bestandteilen sein und insbesondere weniger als i %, mit Vorteil sogar weniger als o, i %, Titan und/oder Aluminium enthalten.
Obgleich es zu den Vorteilen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehört, ohne irgendwelche Zusätze auszukommen, ist es selbstverständlich bei gewissen: Anwendungen möglich, Zusätze z. B. von Schutzkolloiden, pH-regelnden Elektrolyten usw. zu machen.
Beispiel i In eine Flamme, in der wasserstoffhaltige Gase verbrennen, wird ein gasförmiges Gemisch von Si C14 und Luft eingeleitet. Der sich hierbei bildende Kieselsäurerauch wird auf einer Walze, die oberhalb der Flamme rotiert, niedergeschlagen und durch Schaber abgenommen, während die salzsäurehaltigen Gase abziehen. Die so erhaltene Kieselsäure wird zur Entfernung der letzten. Spuren Salzsäure mit warmer Luft nachbehandelt. Zur Gewinnung der kolloidalen Lösung werden i 5o Teile Kieselsäure mit 85o Teilen Wasser intensiv gemischt, z. B. durch einen Turborührer. Die gewonnene Lösung ist vollkommen frei von grob dispersen Anteilen.
Beispiel e In eine Reaktionskammer, die auf etwa goo° gehalten wird, wird ein Gemisch von Luft, Wasserdampf und verdampftem Ti C14 eingeleitet. Der sich bildende Titanoxydrauch wird durch. Beschallung geflockt und anschließend durch Zyklone und keramisches, Filter abgeschieden. Aus den salzsäurehaltigen Abgasen wird durch eine Wasserwäsche wäßrige Salzsäure gewonnen. Die Erzeugung des Titansäureaquasils erfolgt, wie im Beispiel i be-. schrieben, durch kräftiges. Verrühren des Titansäureaerogels. mit Wasser.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von. kolloidalen Lösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man durch Zersetzung geeigneter flüchtiger anorganischer Verbindungen zunächst ein Aero,so@l herstellt, aus diesem das Aerogel in reiner Form gewinnt, das anschließend durch mechanische Maßnahmen in einem flüssigen Medium kolloidal verteilt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß man. ein flüchtiges Siliciumhalogenid, vorzugsweise Siliciumtetrachlorid, mit Wasserdampf in der Gasphase zu Kieselsäure umsetzt, diese durch geeignete Maßnahmen von der gebildeten Salzsäure trennt und das gewonnene feste Kieselsäureaerogel in so viel Wasser durch Naßmahlen oder intensives Rühren verteilt, daß eine kolloidale Lösung mit einem, Gehalt von io bis 25, vorzugsweise 15 bis 2o 0/0, Si.liciumdioxyd erhalten wird.