NO833779L - Utfelt silisiumoksyd. - Google Patents

Utfelt silisiumoksyd.

Info

Publication number
NO833779L
NO833779L NO833779A NO833779A NO833779L NO 833779 L NO833779 L NO 833779L NO 833779 A NO833779 A NO 833779A NO 833779 A NO833779 A NO 833779A NO 833779 L NO833779 L NO 833779L
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
anolyte
silica
dialytic
electrodialysis
silicon oxide
Prior art date
Application number
NO833779A
Other languages
English (en)
Inventor
Milton Edward Winyall
Original Assignee
Grace W R & Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Grace W R & Co filed Critical Grace W R & Co
Publication of NO833779L publication Critical patent/NO833779L/no

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/08—Silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • C01B33/18—Preparation of finely divided silica neither in sol nor in gel form; After-treatment thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2004/00—Particle morphology
    • C01P2004/60—Particles characterised by their size
    • C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/14—Pore volume
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/16—Pore diameter
    • C01P2006/17—Pore diameter distribution
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/19—Oil-absorption capacity, e.g. DBP values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/90—Other properties not specified above

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører fremstilling av nye finfordelte, partikkelformige silisiumoksyder og mer spesielt fremstilling av nye utfelte silisiumoksyder, i det etter-følgende ofte omtalt som "dialytiske silisiumoksyder" som erholdes ved elektrodialyse av natriumsilikatoppløsninger og som har partikkelstørrelseområde tilsvarende det for konvensjonelle utfelte silisiumoksyder.
Utfelt silisiumoksyd. fremstilles generelt ved å omsette et alkalimetallsilikat, såsom natriumsilikat og en uorganisk syre under betingelser som vil fremme dannelse av iridividu-elle silisiumoksydpartikler suspendert i en kontinuerlig vandig fase. I motsetning fremstilles silikagel under betingelser hvori en kontinuerlig silisiumoksydmasse dannes hvori vann er innesluttet. Vannfasen er kontinuerlig.
I
Utfelt silisiumoksyd adskiller seg fra kolloidale silisiumoksyder idet partikkelstørrelsen for tørket, utfelt silisiumoksyd er betydelig større, idet partikkelstørrelsen for en silikasol ligger i området 5-50 nm mens partikkelstørr-elsen for utfelt silisiumoksyd ligger i området 0,5-50 pm.
Den kjente teknikk angir flere forskjellige fremgangsmåter for fremstilling av både silikagel og silikasoler ved elektrolyse/elektrodialyse av natriumsilikatoppløsninger.
I britisk patent nr. 816.581 er vist fremgangsmåter ved fremstilling av silikasoler hvor natriumsilikat underkastes elektrolyse eller elektrodialyse enten satsvis eller kontinuerlig, enten i en enkelt elektrolyse/elektrodialysecelle eller i en serie av slike celler.
I US patent nr. 3.668.088 beskrives en fremgangsmåte ved fremstilling av kolloidalt silika ved elektrolyse av natriumsilikat i nærvær av en ytterligere elektrolytt, såsom natriumklorid.
[i US patentene nr. 4 . 124 . 471, 4 . 147.605 og 4.203.822 bj-
skrives elektrolytiske fremgangsmåter ved fremstilling av soler med kontrollert partikkelstørrelse og hvor et podings-middel i form av silisiumoksyd eller metalloksyd (typiske silikasoler) er innbefattet i analyttoppløsningen under oppstartningen av prosessen.
I fransk patent nr. 968.361 og US patent nr. 1.557.491 beskrives fremgangsmåter for fremstilling av kiselsyreopp-løsninger ved elektrolyse av natriumsilikat under betingelser som forhindrer utfelling av silisiumoksyd.
I US patent nr. 4.19 3.851 beskrives en fremgangsmåte ved fremstilling av silikagel ved elektrolyse av natriumsilikat under betingelser hvori silikagel o<p>psamles på anoden i en elektrolysecelle.
I US patent nr. 4.279.879 beskrives en fremgangsmåte ved fremstilling av silikagel hvori en natriumsilikatoppløsning som inneholder et salt såsom natriumnitrat eller natriumsulfat underkastes elektrodialyse.
Selv om den kjente teknikk beskriver fremgangsmåte ved fremstilling både av silikagel og silikasoler ved elektrolyse eller elektrodialyse av natriumsilikatoppløsninger så har fremstillingsmetoder for kommersielle mengder av partikkelformige silisiumoksyder med partikkelstørrelse av utfelt silisiumoksyd ved hjelp av elektrodialyse av natriumsilikat til nå ikke blitt utviklet.
Det er derfor en hensikt med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe nye partikkelformige silisiumprodukter (dialytiske silisiumoksyder) som kan oppnås ved elektrodialyse av alkalimetallsilikatoppløsninger.
Det er en ytterligere hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av nye dialytiske silisiumoksyder som har et partikkelstørrelsesområde tilsvarende
i. det for konvensjonelle. utfelte silisiumoksyder.
!'1 i
Det er en ytterligere hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte ved hvilken dialytisk silisiumoksyd økonomisk og effektivt kan fremstilles på en kommersiell skala ved elektrodialyse av natriumsilikatoppløsninger.
Det er ytterligere en hensikt å tilveiebringe partikkelformige dialytiske silisiumoksyder med ønskelige fysikalske egenskaper og som inneholder en minimal mengde av alkali-metallrester.
Det er ytterligere en hensikt å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av kommersielle mengder av dialytisk silisiumoksyd hvor dannelse av avfallsavløp minimaliseres eller elimineres.
Disse og ytterligere hensikter med foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den etterfølgende detaljerte beskrivelse og de vedlagte tegninger, hvori
Figur 1 er tverrsnitt av en elektrodialysecelle som kan
anvendes i utførelsen av foreliggende oppfinnelse,
Figur 2 er et flytdiagram for en kontinuerlig elektrodia-lyseprosess for fremstilling av utfelt silika, hvilken er den foretrukne fremgangsmåte ved utøvelse av oppfinnelsen, Figur 3 og 4 er elektronfotomikrografer av det nye dialytiske silisiumprodukt i foreliggende oppfinnelse tatt ved 5000X og 20000X forstørrelse henholdsvis, og Figur 5 og 6 er elektronfotomikrografer av et konvensjonelt utfelt silisiumprodukt erholdt ved reaksjonen av natriumsilikat med syre tatt ved 5000X og 20000X forstørrelse henholdsvis.
Generelt vedrører oppfinnelsen fremstilling av nye partikkelformige silisiumoksyder, dvs. dialytiske silisium|- oksyder ved elektrodialyse av en alkalimetallsilikat/salt- ' oppløsning i nærvær av et podemiddel i form- av finfordelte (kolloidale) silisiumoksydpartikler.
Mer spesielt er det funnet at nyttige, dialytiske silisiumoksyder med et partikkelstørrelsesområde tilsvarende til det for konvensjonelle utfelte silisiumoksyder, økonomisk kan fremstilles ved elektrodialyse av en vandig anolytt som inneholder et alkalimetallsilikat, fortrinnsvis natriumsilikat, et elektroledende salt, fortrinnsvis natriumsulfat eller natriumnitrat, samt finfordelte partikler, fortrinnsvis silisiumoksyd eller silisiumoksyd/aluminium-oksyd. I en spesielt foretrukket utførelsesform av oppfinnelsen utføres elektrodialyseprosessen på kontinuerlig måte i en serie elektrodialyseceller og en katolytt gjenvinnes som inneholder natriumhydroksydoppløsning som enten
kan resirkuleres eller anvendes på nytt ved fremstilling av ytterligere natriumsilikat, mens dialytisk silisiumoksyd kontinuerlig blir utfelt og gjenvunnet fra anolytten.
En bedre forståelse av foreliggende oppfinnelse vil oppnås under henvisning til tegningen hvori
Figur 1 er et tverrsnitt av en elektrolysecelle som kan
anvendes ved utøvelse av foreliggende oppfinnelse.
Som det fremgår av figur 1 omfatter cellen en beholder 1, hvori er plassert en anode 2 og en katode 3. Anoden og katoden er adskilt av en kationpermaselektiv membran 4. Membranen 4 separerer også anodekammeret 10 fra katodekammeret 11.
Under drift av cellen som vist i figur 1, innføres en anolytt som typisk omfatter en natriumsilikatoppløsning, kolloidalt silika (poding) og natriumsulfat til anodekammeret 10. Den initiale anolytt inneholder 0,01-0,5 vekt-% kolloidalt silisiumoksyd (tørrbasis), 0,5-30 %
i natriumsulfat som øker anolyttens elektriske lednings-jevne. Ytterligere vil anolytten ha en pH i området 2-12}.
Katodekammeret 11 inneholder en katolyttoppløsning som
omfatter en fortynnet natriumhydroksydoppløsning som inneholder 0,1-40 vekt-% NaOH. Etter fylling av anodekammeret 10 og katodekammeret 11 pålegges en likespenning (ikke vist)
over anoden og katoden. Typisk vil spenningen være'" i området 2,5-10 volt og strømtettheten vil ligge i området 0,05 - 0,3 amp/cm 2. Fortrinnsvis blir anolytten kontinuerlig omrørt under elektrodialysen for å forhindre dannelse av silikagel som kan avsettes på anoden 2.
Under drift av cellen som indikert i figur 1, vil natriumionene fra anolytten migrere gjennom membranen 4 til katodekammeret 11. Natriumsilikat tilsettes fortrinnsvis til anolytten med den samme hastighet som natriumionene fjernes fra katolytten for å bibeholde en tilnærmet konstant nat-riumionekonsentrasjon (pH) i anolytten. Samtidig frigjøres
oksygen ved anoden 2 og hydrogen ved katoden 3. Under elektrodialysens forløp vil dialytisk silisiumoksyd ut-felles i anodekammeret og kan passende fjernes som en oppslemming av det utfelte dialytiske silisiumoksyd. Ytterligere nar konsentrasjonen av natriumhydroksyd i katodekammeret øker fjernes katolyttoppløsningen for å holde et ønsket nivå av natriumhydroksyd i katolytten.
I konstruksjonen av elektrodialysecellen vist i figur 1 utnyttes materialer som er resistente mot påvirkning av alkalisk oppløsninger. Typisk.konstrueres cellebeholderen av glass, plast eller rustfritt stål. Anoden 2 omfatter titan, zirkonium, niob eller hafniumbelagt platinagruppe-metaller og er kommersielt tilgjengelige som "Dimension-ally Stable Anodes". Den kationpermselektive membran 4 er fortrinnsvis konstruert av en polymer inneholdende ko-polymerisert sulfonert styren eller umettet karboksylsyre. Egnede kommersielt tilgjengelige membraner er beskrevet som sulfonsyre- eller karbonsyretypemembraner, såsom "nafion". Katoden kan være konstruert av jern, stål,
rustfritt stål eller nikkel. Avstandene mellom anoden
j og katoden er fortrinnsvis slik at avstanden er så liten j 'som mulig og er fortrinnsvis 1-5 mm. Typisk kommersielt]
tilgjengelige elektrodialysemembraner hvori er innarbeidet ' en anode- og en katodeoverflate, slik som "tilgjengelig fra General Electric kan anvendes ved konstruksjon av egnede celler. Selv om tegningen viser en celle med rektangulær form kan cellen innbefatte en katode og anode og en kation-selektiv membranstruktur som kan være av sylindrisk kon-figurasjon .
Alkalimetallsilikatbestanddelen, fortrinnsvis natriumsilikat kan erholdes fra flere kommersielle kilder, og omfatter typisk en vandig oppløsning av vannglass med formelen 1-3,3 Na2O.Si02-
Podingsbestanddelen av finfordelt silisiumoksyd som fremmer dannelse av utfelt silisiumoksyd har en partikkelstørrelse i området 1-30 nm. Podingsbestanddelen kan erholdes fra "resirkulert anolytt eller som en kommersielt tilgjengelig silikasol. Ytterligere kan silisiumoksydpodingen fremstilles i anolyttkammeret (selvpoding) ved elektrodialyse av natriumsilikat under betingelser som gir en silikasol, eksempelvis ved spenninger på 2,5-10 volt og strømtett-heter på 0,05-0,3 amp/cm 2. Alternativt kan podebestanddelen fremstilles i form av en finfordelt silisiumoksyd-aluminiumoksydmicelle. I en foretrukket utførelsesform kan podebestanddelen fremstilles ved å kombinere natriumsilikat, natriumaluminat og vann i de følgende forhold:
og deretter omsette blandingen ved en temperatur i området 5-100°C i en tidsperiode på 0,5-10 timer.
Ved fremstilling av initialkatolytten inneholdende podebestanddelen så tilsettes anolytten en suspensjon i mengder som tilveiebringer 0,5-2,0 vekt-% (tørrbasis) i anolytt-blandingen. Anolytten inneholdende podebestanddelen blijr deretter eldet i en tidsperiode på 0,5-12 timer ved en ' temperatur på 20-80°C.
Det utfelte silisiumoksyd som fjernes fra anodekammeret
10 i cellen vist i figur 1 i form av en vandig oppslemming
som typisk inneholder fra 4 til 16 vekt-% Si02(tørrbasis). Det dialytiske silisiumoksydprodukt har en partikkelstørrelse som i tørket tilstand vil ligge i området 0,1-100 um og kan vaskes med vann for å fjerne oppløselige urenheter såsom natriumhydroksyd, natriumsulfat/nitrat eller syrer av disse salter. Det dialytiske silisiumoksydprodukt som typisk inneholder mindre enn ca. 1 vekt-% Na20, kan anvendes for mange forhold, innbefattende fremstilling av katalys-atorer, absorbsjonsmidler, fyllstoffer og slipemidler.
I en foretrukket kommersiell utførelsesform av oppfinnelsen kan et prosesskjerna som vist i figur 2 anvendes. Som vist 1 flytediagrammet i figur 2 er tre (eller flere) elektrodialyseceller forbundet i serie. Elektrodialysecellen nr. 1 er forbundet med en kilde for en podeoppslemming (typisk en silikasol) inneholdende 0,1-1,0% Si02eller 1-20 vekt-% av et salt (såsom natriumsulfat/nitrat) såvel som en kilde for natriumsilikatoppløsning. Elektrodialysen starter i celle nr. 1, hvori en anolytt dannes som inneholder opp til 6 vekt-% utfelt silisiumoksyd dialytisk produkt. Elektro-dialysebetingelsen i celle nr. 1 såvel som i celle nr. 2 og 3 er slik at pH vil ligge i området 3-9,5, spenningen vil ligge i området 2,5-10 volt, og strømtettheten vil være 0,05-0,3 amp/cm 2. Under elektrodialysen vil det dannes en katolytt som inneholder natriumhydroksyd i mengder på 5-40 vekt-% NaOH. Som vist i figur 2, oppsamles katolytten fra celle nr. 1 sammen med katolytten fremstilt i cellene 2 og 3 for etterfølgende anvendelse.
Som det fremgår av figur 2, føres anolytten fra celle nr. 1 deretter til anodekammeret i celle 2 og blandes med ytterligere natriumsilikatoppløsning. I celle nr. 2 fjernes
I anolytten kontinuerlig og omfatter en dialytisk silisium-
! loksydoppslemming som inneholder 3-12 vekt-% Si02. Ogsåjsom
tidligere indikert fjernes den natriumhydroksydinneholdende' katolytt kontinuerlig og oppsamles.
I den tredje cellen i serien, kombineres anolytten fra celle nr. 2 med ytterligere natriumsilikat i anodekammeret hvori ytterligere dialyse gir en oppslemming av dialytisk silisiumoksyd med et SiG^-innhold på 4-16 vekt-%.
Selv om tre celler er forbundet i serie i figur 2, så vil det forstås at prosessen kan utføres under anvendelse av ytterligere celler. Det er tenkt at så mange som opp til 50 celler kan forbindes for å gi det ønskede resultat. Den endelige anolytt fra cellen nr. 3 som inneholder dialytisk silisiumoksyd underkastes deretter en sepårasjonsbehandling typisk bunnfelling/dekantering og/eller sentrifugering og
filtrering for å gi en dialytisk silisiumoksyd-filterkake som deretter vaskes og tørkes til et ønsket soda og fuk-tighetsnivå.
Det tørkede dialytiske silisiumoksyd har typisk en par-tikkelstørrelse i området 0,1-100 um og en tilsynelatende bulkdensitet (ABD) på 0,1-0,6 g/cm 3, et overflateareal (SA) på 10-5 00 m 2/g bestemt ved BET, et nitrogenporevolum (N_PV) på 0,1-2,5 cm 3/g i porer i området 5-600 Å diameter, et totalt kvikksølvporevolum (HgPV) på 1-6 cm 3/g i porer i området 37-10.000 Å diameter.
Som indikert i figurene 3 og 4 er den nye dialytiske silisiumoksyd ifølge oppfinnelsen særpreget ved en spesiell fysikalsk struktur hvori en åpen struktur er erholdt. Denne struktur inneholder flere interne porer og utviser en høy grad av partikkelintegritet, hårdhet og målbarhet enn konvensjonelle partikkelformede utfelte silisiumoksydprodukter. Det viser seg at de dialytiske silisiumoksydpartikler omfatter silisiumoksydmiceller bundet sammen med siloksanbindinger i steden for hydrogenbindinger, slik som i konvensjonelle utfelte silisiumoksydpartikler.
'.. 'En prøve på konvensjonelt utfelt silisiumoksyd med en tfil-^_
o
svarende partikkelstørrelse er vist i figurene 5 og 6. ' Det kan bemerkes at strukturen i de konvensjonelle, utfelte silisiumoksydpartikler er vesentlig forskjellig fra det nye dialytiske silisiumoksyd vist i figurene 3 og 4, idet de kjente produkter utviser en vesentlig mindre intern porestruktur og resulterende overflateareal.
Det er også funnet at det nye dialytiske silisiumoksyd i henhold til oppfinnelsen utviser en helt spesiell porevolumfordeling som ikke kan gjenfinnes i konvensjonelt
utfelte silisiumoksyder. Mer spesielt utviser de nye dialytiske silisiumoksyder mindre porevolum i porer mindre
enn 3000. Å i diameter og et større porevolum i porer støere enn 3000 Å i diameter (bestemt ved kvikksølvporøs-imetri) enn konvensjonelt utfelte silisiumoksyder med et tilsvarende partikkelstørrelsesområde. Som det vil fremgå av de data som er vist i de etterfølgende eksempler er porevolumforholdet i porer større enn 3000 Å i diameter, til
porevolumer i porer mindre enn 3000 Å i diameter (uttrykt
• som
for dialytisk silisiumoksyd større enn 1 og typisk ligger forholdet i området 1,6-3,5 mens forholdet
for konvensjonelt utfelte silisium-
oksyder har tilsvarende porevolumer i området 0,4-1.
Det er også bemerket at de nye dialytiske silisiumoksyder ifølge oppfinnelsen utviser særpregede slipeegenskaper som kan for en stor del tilskrives den spesielle fysikalske struktur som er vist i fotomikrografiene i figur 3. Mens konvensjonelt utfelte silisiumoksyder av den type som er vist i figur 4 blir mykt (mindre slipende) når porøs-iteten (porevolumet) tiltar vil de nye dialytiske silisiumoksyder forbli slipende selv ved høye porøsiteter som følge av den forøkede strukturelle integritet. I tillegg er det
bemerket at de dialytiske silisiumoksyder utviser en høy fortykningseffekt når de anvendes som fortykningsmiddel i i'i væskesysterner.l
Anolyttvæskekomponenten som separeres fra det dialytiske silisiumoksyd ved bunnfelling og dekantering, sentrifugering og/eller filtrering inneholder mindre mengder natriumsilikat samt delvis polymerisert kolloidalt silika som kan resirkuleres som pddekomponent eller kombineres med ytterligere natriumsilikatoppløsning. Det er bemerket at fremgangsmåten vist i figur 2 forutsetter fremstilling av dialytisk silisiumoksyd. hvori et minimalt avfallsavløp produ-seres. Konsentrert natriumhydroksydkatolytt såvel som det flytende anolyttfiltrat og vaskevann oppsamles og resirkuleres.
Oppfinnelsen skal nærmere beskrives under henvisning til
de vedlagte eksempler.
Eksempel 1
(a) I hvert forsøk ble anvendt en start podeinnholdende anolytt som ble fremstilt ved å kombinere de følgende bestanddeler:
Anolyttpodeoppløsning
Anolytten ble ved en pH på 10,9 og 46°C innført i anodekammeret i en elektrolysecelle tilsvarende den vist i"figur 1. Seks volt ble lagt over cellen og gå en strøm-styrke på 39 amp. Etter 118 amp-time var anolyttens pH 6,7 og temperaturen 50°C. Blandingen ble deretter eldet 1 time uten pålagt spenning. Den resulterende anolytt omfattet en silikasol-podekomposisjon som inneholdt 1 vekt-% Si02-(b) Etter 1 time ble spenningen satt på og den følgende anolytt-tilførselsoppløsning ble langsomt tilsatt pode-anolytten fremstilt under (a) for å bibeholde anolyttens pH ved 6.
Anolytt- tilførselsoppløsning
Tilførselsoppløsningen inneholdt 5 ganger så mange vekt-deler SiO^som utgangsanolyttoppløsningen, men var tilstrekkelig fortynnet til å forhindre gjentetning av enden av tilførselsrøret. Tilsetning av anolytt-tilførselsopp-løsningen tok fire døgn og det elektriske energiforbruk ivar 808 amp-timer, som bibeholdt pH ved 6. Oppløsningerls ' pH ble deretter redusert til 2,67. Den resulterende oppslemming ble filtrert og vasket med 20 liter avionisert (DI) vann og 60 liter pH 9 ammoniumhydroksydoppløsning og tørket over natten ved 200°C. Det erholdte dialytiske silisiumoksyd hadde et overflateareal på 401 m 2/g bg et nitrogenporevolum på 1,32 ml/g. Egenskapene for denne prøve (prøve 2) er vist i tabell I.
(c) Ytterligere prøver (1 og 3) ble fremstilt med tilsvarende teknikk under anvendelse av de podeforhold som er vist i tabell I. Prøve 1 var ferdig i løpet av 2 døgn mens prøve 3 tok 4 døgn med en ukeslutt midt i prøveperioden. Elding
over natten ved fremstilling av disse prøver kan være grunnen til visse variasjoner i de fysikalske egenskaper vist i tabell I.
Eksempel 2
Ytterligere forsøk ble utført med forhold mellom silisiumoksyd til podemiddel på 5:1, 7:1 og 10:1.
(a) I alle forsøkene var den initiale podekonsentrasjon
i anolytten 0,8 vekt-% SiC^.
Anolyttpodeoppløsning
pH for anolyttpodeoppløsningen ble senket fra 10,2 til 7,1 ved 70°C ved å pålegge en spenning på 5 volt i 111 amp-timer. Den resulterende silikasol-podeoppløsning ble eldet ved romtemperatur i 2 timer. Den etterfølgende anolytt-tilførselsoppløsning ble langsomt tilsatt under bi-beholdelse av pH i området 7,6 -8,5. Anolytt- tilførselsoppløsning
Spenningen, strømtettheten, det totale kraftforbruk såvel som anolyttens pH holdt under tilsetning av tilførsels-oppløsningen og slutt-pH for anolytten for hvert forsøk er vist i tabell II sammen med de kjemiske og fysikalske egenskaper for det erholdte produkt.
Eksempel 3
Resultatene for 8 forsøk (prøvene 7-14) er vist i tabell III. I disse forsøk ble tre variable undersøkt på tre nivåer, nemlig: Salt (Na2S04) innhold - 50 g, 100 g, 200 g Poding ("Ludox") - 25 g, 50 g, 100 g Natriumsilikatoppløsning
(40° Baumé) - 1 kg, 2 kg, 3 kg
Natriumsulfat (vannfri), poding (kommersiell tilgjengelig silikasol "Ludox" 40% SiG^) og avionisert vann ble blandet for å fremstille 4 liter anolytt. Anolytten ble eldet over natten ved romtemperatur før elektrolysen ble påbegynt. Natriumsilikat ble tilsatt til den varme (90°C) omrørte"anolytt. pH ble ikke fullt ut konrtollert men lå generelt-
i området 9,0-10,4. Etter tilsetning av alt natriumsilikat ble elektrolysen fortsatt inntil pH var under 2,0. Den erholdte oppslemming ble filtrert, vasket med 8 liter ammoni-akkhydroksydoppløsning (pH 9,5) og 3 liter avionisert vann, på ny oppslemmet og sprøytetørket. Etter sprøytetørkning ble prøvene holdt i en ovn over natten ved 200°C.
Når podingen utelates ved denne fremgangsmåte (prøve 15) vil anolytten gele etter en del av natriumsilikatet er tilsatt og den gelede anolytt er vanskelig å fjerne fra elektrolysecellen. Høye konsentrasjoner av salt eller syre og omrøring, synes å nedsette silikageling ved anoden. Som det fremgår av dataene vist i tabell III er forholdet mellom silisiumoksyd fra natriumsilikat (tilførsel) til silisiumoksyd fra podingen viktig ved kontrollering av de fysikalske egenskaper. Viktig er også anolyttens pH og temperatur, konsentrasjon av natriumsilikatoppløsning og tilsetnings-hastigheten. Det ble observert at silisiumoksyd ble dannet på anoden når anolyttens pH nådde ca. 10,7.
Eksempel 4
En serie på 13<p>artikkelformige dialytiske silisiumoksyd-nrøver ble fremstilt under anvendelse av den følgende generelle fremgangsmåte: (a) En podeblanding ble fremstilt ved å kombinere enten 30 3 liter av dekantatet erholdt fra en tidligere sats
(prøvene 3-7 og 9-13) eller dialytisk natriumsilikatopp-løsning (prøvene 1, 2 og 8) med et salt (natriumsulfat eller natriumnitrat) i mengder til å gi en saltkonsentra-sjon på 0,5 mol. Natriumsilikatoppløsning (40° Bé) ble tilsatt til å ai opptil 1,2 vekt-% SiG^fra natriumsilikat sammen med tilstrekkelig vann til å gi 454 liter podeblanding. Blandingen ble oppvarmet til 60-80°C og under-kastet elektrolyse i et apparat tilsvarende det vist i figur 1 til å senke pH av blandingen fra ca. 11 og ned til 3-6. Podeblandingen ble deretter eldet i en tidsperiode på opptil 1 time.
(b) For å oppnå en anolyttreaksjonsblanding, ble natrium-silikatoppløsning (32° Bé) tilsatt podeblandingen for å øke pH opp til 8-9. Elektrolyse av den resulterende ano-lyttblanding ble utført ved en spenning på 5-7 volt og med en strømstyrke på 400-500 amp under kontinuerlig tilsetning av tilstrekkelig natriumsilikatoppløsning (32° Bé) for å holde pH ved 8-9. Elektrolyse/natriumsilikattilsetning/- dannelse av partikkelformig dialytisk silisiumoksyd ble fortsatt inntil forholdet mellom tilsatt silisiumoksyd under elektrolyse av anolyttreaksjonsblandingen var 3-8 ganger mengden av silisiumoksyd tilsatt under dannelse av podeblandingen i trinn (a). Tilsetning av silikatoppløs-ningen ble avbrutt og elektrolysen fortsatte inntil pH
av anolyttreaksjonsblandingen ble senket til 3-7. Satsen fikk henstå til bunnfelling i 12-24 timer. Det øvre lag ble dekantert og i visse tilfeller resirkulert til en
annen sats. Bunnlaget som utgjorde det<p>artikkelformige dialytiske silisiumoksydprodukt ble gjenoppslemmet med vann, filtrert, vasket og tørket til å gi prøvene beskrjevet
i tabell IV. De angitte reaksjonsbetingelser er også angitt i tabell IV.
Eksempel 5 Dé fysikalske egenskaper for de dialytiske silisiumoksyder fremstilt i henhold til fremgangsmåten ifølge eksempel 4 (prøvene 3-8) i henhold til foreliggende oppfinnelse ble sammenlignet med fysikalske egenskaper for konvensjonelle, kommersielt tilgjengelige partikkelformige utfellinger og "fumed" silisiumoksydprodukter. Data for de fysikalske egenskaper er vist i tabell V hvor ADB gir midlere bulkdensitet (g/cm 3 ), sent. densitet er sentrifuge densitet (g/cm 3), olje ads. er lik oljeadsorpsjon (g/100 g) bestemt med linfrøolje, overflateareal er m 2/g bestemt ved BET, totalt porevolum er cm 3/g bestemt ved kvikksølvporøsimeter, pulver RDA angir abrasjon bestemt ved radioaktiv Dentini abrasjon, porevolumfordeling i porer under en diameter på 3000 Å målt med kvikksølvporøsimeter, samt forhold derav.
Fra de viste data kan det sees at dialytiske silisiumoksyder i henhold til oppfinnelsen utviser betydelig større PV > 3000/PV < 3000 enn kjente utfelte silisiumoksyder med tilsvarende totale porevolumer. Den røkte silikaoksydprøve i henhold til eksempel 13 ("Cab-O-Sil M-5") utviser et PV > 3000/PV< 3000 forhold på 1,6, imidler-tid er det bemerket at det totale porevolum (7,67 cm 3/g) er meget større enn det for de dialytiske silisiumoksyder. følgelig er det indikert at de dialytiske silisiumoksyder
i henhold-til foreliggende oppfinnelse har helt spesielle porevolumfordeling/overflatearealegenskaper som adskiller de nye dialytiske silisiumoksydprodukter fra kommersielt tilgjengelige utfelte og røkte partikkelformige silisiumoksyder.
De ovenfor cjitte eksempler indikerer klart at nyttige silisiumoksydprodukter kan erholdes ved hjelp av foreliggende oppfinnelse.

Claims (10)

1. Et partikkelformig, porøst dialytisk silisiumoksyd, karakterisert ved et totalt indré porevolum på 0,1-6 cm 3/g bestemt ved kvikksølvporøsimetri og et porevolumforhold for porer med en diameter større enn 3000 Å til porer med en diameter mindre enn 3000 Å større enn 1.
2. Dialytisk silisiumoksyd ifølge krav 1, karakterisert ved at forholdet ligger i området 1,6-3,5.
3. Dialytisk silisiumoksyd ifølge krav 1, karakterisert ved et partikkelstørrelsesområde på 0,1-100 um.
4. Dialytisk silisiumoksyd ifølge hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved et overflateareal på 10-500 m 2/g.
5. Fremgangsmåte ved fremstilling av det utfelte dialytiske silisiumoksyd ved elektrodialyse, karakterisert ved at man (a) fremstiller en vandig anolytt -som inneholder et salt, en silisiumoksydinneholdende podebestanddel med en partikkelstørrelse under. 100 nm; (b) tilsetter et alkalimetallsilikat til anolytten og underkaster denne elektrodialyse for å fjerne alkalimetallioner ved en pH i området 5-10,5 og derved forårsake utfelling av silisiumoksyd; og (c) gjenvinner det utfelte, dialytiske silisiumoksyd fra anolytten.
Fremgangsmåte ifølge krav 5, karakterisert Ved at alkalimetallionene oppsamles i en alkalimeta|ll-_ hydroksydinneholdende vandig katolytt.
7. Fremgangsmåte ifølge krav 6, karakterisert ved at silikato <p> pløsningen tilsettes anolytten under elektrodialysen med en tilsetningshastighet som tilveiebringer en i det vesentlige konstant konsentrasjon av alkalimetallioner i anolytten.
8. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 5-7, karakterisert ved at anolytten omrøres for å forhindre avsetning av silisiumoksyd på en anode-overflate.
9. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 5-8, karakterisert ved at en silisiumoksydinneholdende podebestanddel anvendes, en silikasol, en silisiumoksyd-alumih iumoksydsol, resirkulert silisiumoksydinneholdende anolytt eller en poding dannet i ut-gangsanolytten.
10. Fremgangsmåte ifølge hvilket som helst av kravene 5-9, karakterisert ved at elektrodialysen utføres kontinuerlig i en serie elektrodialysetrinn.
NO833779A 1982-10-18 1983-10-17 Utfelt silisiumoksyd. NO833779L (no)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US43476482A 1982-10-18 1982-10-18
US06/533,206 US4508607A (en) 1982-10-18 1983-09-20 Particulate dialytic silica

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NO833779L true NO833779L (no) 1984-04-24

Family

ID=27030309

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO833779A NO833779L (no) 1982-10-18 1983-10-17 Utfelt silisiumoksyd.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US4508607A (no)
EP (1) EP0107142B1 (no)
AU (1) AU562372B2 (no)
CA (1) CA1209951A (no)
DE (1) DE3376122D1 (no)
FI (1) FI833783A (no)
NO (1) NO833779L (no)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60105609A (ja) * 1983-03-04 1985-06-11 Taki Chem Co Ltd 歯磨用シリカ基剤及びその製造方法
GB8325479D0 (en) * 1983-09-23 1983-10-26 Ici Plc Alkali metal silicates
GB8325477D0 (en) * 1983-09-23 1983-10-26 Ici Plc Alkali metal silicates
GB8325478D0 (en) * 1983-09-23 1983-10-26 Ici Plc Alkali metal silicates
US4631184A (en) * 1984-01-10 1986-12-23 W. R. Grace & Co. Dialytic silica dentifrice
FR2584698B1 (fr) * 1985-07-15 1990-05-18 Rhone Poulenc Spec Chim Procede de preparation de particules de silice spheroidales
DE3776416D1 (de) * 1986-06-06 1992-03-12 Rhone Poulenc Chimie Koernchen auf der basis von kieselsaeure, verfahren zur deren herstellung und deren anwendung als fuellstoff in elastomeren.
FR2632185B1 (fr) * 1988-06-01 1992-05-22 Rhone Poulenc Chimie Silice pour compositions dentifrices compatible notamment avec le zinc
FR2646673B1 (fr) * 1989-05-02 1991-09-06 Rhone Poulenc Chimie Silice sous forme de bille, procede de preparation et son utilisation au renforcement des elastomeres
FR2649089B1 (fr) * 1989-07-03 1991-12-13 Rhone Poulenc Chimie Silice a porosite controlee et son procede d'obtention
TW225511B (no) * 1989-12-14 1994-06-21 Nissan Chemical Ind Ltd
FR2678259B1 (fr) * 1991-06-26 1993-11-05 Rhone Poulenc Chimie Nouvelles silices precipitees sous forme de granules ou de poudres, procedes de synthese et utilisation au renforcement des elastomeres.
FR2710630B1 (fr) * 1993-09-29 1995-12-29 Rhone Poulenc Chimie Nouvelles silices précipitées, leur procédé de préparation et leur utilisation au renforcement des élastomères.
US6001322A (en) 1993-09-29 1999-12-14 Rhone-Poulenc Chimie Precipitated silicas
KR0158071B1 (ko) 1993-09-29 1998-11-16 마르끄 델렌느 침강 실리카
US6090359A (en) * 1998-02-17 2000-07-18 The Dow Chemical Company Process for hydrogenating aromatic polymers
US7135429B2 (en) * 2002-05-24 2006-11-14 Ppg Industries Ohio, Inc. Attrition resistant carrier product
US20070026205A1 (en) 2005-08-01 2007-02-01 Vapor Technologies Inc. Article having patterned decorative coating
AR072689A1 (es) * 2008-07-14 2010-09-15 Akzo Nobel Nv Soles basados en silice metodo para producirlos uso y metodo para producir papel que los utiliza
DE102009001512A1 (de) * 2009-03-12 2010-09-16 Evonik Degussa Gmbh Herstellung von hochreinen Suspensionen enthaltend gefällte Kieselsäuren durch Elektrodialyse
BR112012009143A2 (pt) 2009-10-21 2015-09-15 Novozymes As método para tratamento de óleo que contém ácidos solúveis em água, e, partículas de sílica amorfa porosa que contêm base
US8245383B2 (en) * 2009-10-23 2012-08-21 General Electric Company Moisture separation system and method of assembling the same
US9616317B2 (en) * 2011-10-28 2017-04-11 K-2 Corporation Collapsible pole assembly
WO2016041992A1 (en) 2014-09-15 2016-03-24 Grace Gmbh & Co. Kg Active-loaded particulate materials for topical administration
CN110306201A (zh) * 2019-08-09 2019-10-08 刘光天 一种升高水玻璃模数的方法
WO2023196233A1 (en) 2022-04-08 2023-10-12 United States Gypsum Company Desalination of high chloride salt absorbed porous beads

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3668088A (en) * 1969-12-02 1972-06-06 Du Pont Method of producing colloidal silica by electrodialysis of a silicate
US3954944A (en) * 1973-03-08 1976-05-04 Joseph Crosfield & Sons, Ltd. Fine silicas
CA1084872A (en) * 1976-03-22 1980-09-02 Barry A. Schenker Method of producing silica sols by electrodialysis
US4124471A (en) * 1977-08-22 1978-11-07 Diamond Shamrock Corporation Controlling silica sol particle size
US4193851A (en) * 1978-07-21 1980-03-18 Ppg Industries, Inc. Silica gels and their formation by electrolysis of silicate solutions
US4273509A (en) * 1979-04-23 1981-06-16 Kobe, Inc. Self-powered cleaning unit for a fluid pump
US4279879A (en) * 1979-10-01 1981-07-21 W. R. Grace & Co. Silica gel

Also Published As

Publication number Publication date
CA1209951A (en) 1986-08-19
FI833783A (fi) 1984-04-19
AU562372B2 (en) 1987-06-11
FI833783A0 (fi) 1983-10-17
EP0107142A1 (en) 1984-05-02
AU2011083A (en) 1984-05-03
US4508607A (en) 1985-04-02
EP0107142B1 (en) 1988-03-30
DE3376122D1 (en) 1988-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NO833779L (no) Utfelt silisiumoksyd.
WO2017071115A1 (zh) 含硅废水处理方法和利用方法与分子筛制备方法和系统
KR101559897B1 (ko) 미세하게 분할된 침강 실리카의 제조방법
JPH0264010A (ja) ベーマイトアルミナの製法
Dalai et al. Synthesis of NaX zeolite using silica from rice husk ash
JPH0335245B2 (no)
CA1084872A (en) Method of producing silica sols by electrodialysis
US4279879A (en) Silica gel
JP2004501281A (ja) 金属の水酸化物または金属の塩基性炭酸塩の製造法
Termine et al. Calcium phosphate deposition from balanced salt solutions
US2496736A (en) Manufacture of precipitated silica
US3857924A (en) Process for preparing silica particles
NO842282L (no) Fremgangsmaate for fremstilling av aluminiumtrihydroksyd med en varierbar midlere diameter
EP0150625A2 (en) Dialytic silica dentifrice
US4332782A (en) Method of producing pseudoboehmite
US4193851A (en) Silica gels and their formation by electrolysis of silicate solutions
US4387008A (en) Electrodialytic method for production of silica gel
CN108946791B (zh) 微米级氟化钪的制备方法
EP0273403B1 (en) Process for preparation of synthetic mazzite
AU601447B2 (en) A continuous process of separating electrically charged solid, pulverulent particle by electrophoresis and electroosmosis
US4410405A (en) Silica sol process
FR2818630A1 (fr) Procede pour la preparation de sols de silice
US3437441A (en) Process of producing highly porous and reactive silica materials
JPS5992910A (ja) 微粒状透析シリカ
JP3442120B2 (ja) シリカヒドロゲルを洗浄する方法