PL49647B1 - - Google Patents

Description

Pierwszenstwo: Opublikowano: 26.VII.1965 49647 KI. 12i, MKP c 01 b 33/h V UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Zbigniew Biernacki, inz. Stefan Je~ rzak BIBLIOTEKA Wlasciciel patentu: Zjednoczone Zespoly Gospodarcze „INCO" Zespól Chemii Gospodarczej, Warszawa (Polska) 11-^, Ptrfrntowgtt Piiffciel i*'n*fr*«m] Lriiftf Sposób wytwarzania aktywnej krzemionki Aktywna krzemionka posiada zastosowanie do osuszania gazów, odwadniania cieczy, selektywnej absorpcji gazów lub cieczy, jako nosnik substan¬ cji katalitycznie lub fizjologicznie czynnych, oraz jako wypelniacz.O przydatnosci krzemionki do okreslonego celu decyduja jej wlasnosci fizyczne i chemiczne, za¬ lezne skolei od metody wytwarzania.Krzemionka o bardzo rozwinietej powierzchni przeznaczona do suszenia, odwadniania i absorp¬ cji wytwarzana jest metoda stosowana od szeregu lat w skali wielkoprzemyslowej, polegajaca na otrzymaniu hydrozolu kwasów krzemowych dzia¬ laniem kwasów nieorganicznych lub organicznych na roztwory krzemianów potasowców, przeprowa¬ dzeniu hydrozolu w hydrozel, nastepnym odmyciu go po mechanicznym rozdrobnieniu i wysuszeniu krzemionki. Specjalny typ krzemionki o malym ciezarze nasypowym tak zwany „aerosil" przy¬ datny jest szczególnie jako wypelniacz i nosnik.Aerosil jest wytwarzany przez odwodnienie alko¬ holem lub acetonem hydrozelu uzyskanego wedlug podstawowej metody, nastepne ogrzanie organo- zelu pod cisnieniem powyzej temperatury kry¬ tycznej rozpuszczalnika i kolejne usuniecie go przez odpowietrzenie autoklawu.Szczególnie waznymi parametrami procesu wy¬ twarzania aktywnej krzemionki sa: stezenia roz¬ tworów kwasów i krzemianów, kolejnosc i tempo dozowania skladników, warunki koagulowania zolu 15 20 30 i sposoby suszenia. W zasadzie prosta metoda podstawowa posiada caly szereg wariantów i mo¬ dyfikacji rózniacych sie pozornie niewielkimi zmia¬ nami lub specjalnym zestawieniem parametrów, decydujacych jednak w sposób zasadniczy o struk¬ turze i wlasciwosciach uzyskiwanego produktu.Ksztaltowanie sie ostatecznej struktury krzemion¬ ki zwiazane jest scisle z przebiegiem reakcji i poli¬ meryzacji i (lub) polikondensacji kwasów krzemo¬ wych. Najogólniejszy obraz przemian przedstawia sio nastepujaco. Utworzony dzialaniem kwasów or¬ ganicznych lub nieorganicznych na roztwór szkla wodnego hydrozol kwasów krzemowych ulega szybko polimeryzacji. Po przekroczeniu ciezaru czasteczkowego kwasów polikrzemowych okolo 6000 nastepuje wytracenie z roztworu uwodnione¬ go zelu krzemionkowego w pastaci galarety. Dal¬ sza polimeryzacja prowadzi do fazy flokulacji krzemionki. Zakonczenie procesu nastepuje pod¬ czas suszenia przeprowadzanego zwykle w tempe¬ raturze 100—250°C.Otrzymywanie specjalnego typu krzemionki odznaczajacej sie miedzy innymi zdolnoscia zagesz¬ czania roztworów zwiazane jest w praktyce z trudnosciami w opanowaniu samorzutnie prze¬ biegajacych procesów polimeryzacji i (lub) poli¬ kondensacji. Podczas wytwarzania krzemionki na¬ stepuje niejednokrotnie zbyt szybki wzrost cie¬ zaru czasteczkowego kwasów polikrzemowych lub nawet natychmiastowa flokulacja, uniemozliwia- 4964740647 jaca uzyskanie zamierzonych wlasciwosci fizycz-. nych i chemicznych produktu.Stwierdzono, ze przez odpowiedni dobór surow¬ ców, parametrów i regulowanie szybkosci procesu polimeryzacji i (lub) polikóndensacji kwasów krze¬ mowych mozna uniknac niedogodnosci znanych metod i otrzymywac prostym sposobem aktywna krzemionke o koloidalnym rozdrobnieniu oraz wlasnosciach zagestnika.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze dziala sie solami amonowymi kwasów organicz¬ nych lub nieorganicznych i (lub) kationowymi wy¬ mieniaczami jonowymi na szklo wodne charakte¬ rystyczne stosunkiem Si02/NaoO = 3,1 — 3,3, po czym uzyskany zol kwasów krzemowych desta¬ bilizuje sie w srodowisku alkalicznym przy pH = 8 — 10 lub kwasnym przy pH = 2 — 6 a nastepnie wytracone kwasy polikrzemowe przeprowadza sie szybko przy uzyciu alkoholi i (lub) ketonów zwlaszcza alifatycznych w organozel, z którego ewentualnie usuwany jest rozpuszczalnik pod zmniejszonym cisnieniem w normalnej lub pod¬ wyzszonej, lecz nieprzekraczajacej 70°C tempera¬ turze.Prowadzenie procesu sposobem wedlug wyna¬ lazku umozliwia zatrzymanie polimeryzacji i (lub) polikóndensacji kwasów polikrzemowych na od¬ powiednim etapie tak, ze otrzymywana aktywna krzemionka o koloidalnym rozdrobnieniu posiada 5—20% wody zwiazanej chemicznie. Krzemionka ta przydatna jest zwlaszcza jako zagestnik oraz do produkcji pudrów profilaktyczno-leczniczych, pasty do obuwia, srodków czyszczacych. Nie na¬ daje sie ona w zasadzie do osuszania, odwadnia¬ nia i absorpcji gazów lub cieczy.Stosowanym w procesie podstawowym surow¬ cem jest szklo wodne bogate w krzemionke, t.zw. typu „neutralnego", w szczególnosci charakterys¬ tyczne stosunkiem Si02/Na20 —3,1 —3,3. Zadawa¬ lajacych rezultatów nie uzyskuje sie przy uzyciu innych gatunków szkla, wodnego, jak np. meta- krzemianów potasowców. Jako sole stosuje sie sole amonowe jak octan, szczawiany, mleczany, we¬ glany a jako wymieniacze jonowe — Wofatyt P, Kationit MK2 lub MK3. Uzycie tych ostatnich zapewnia uzyskanie wysokiej czystosci produktu.Destabilizacja hydrozolu kwasów krzemowych przeprowadzana w srodowisku alkalicznym przy pH = 8—10 lub kwasnym przy pH = 2—6 bez wprowadzania dodatkowych substancji buforuja¬ cych zapewnia powolny przebieg polimeryzacji i (lub) polikóndensacji. Szybkie przeprowadzanie hydrozelu w organozel przy uzyciu alkoholi i (lub) ketonów, zwlaszcza alifatycznych takich jak al¬ kohol metylowy, etylowy, propylowy i (lub) ace¬ ton, metyloetyloketon oraz nastepne ewentualne suszenie produktu w niskiej temperaturze, nie¬ przekraczajacej 70°C sprawiaja, ze otrzymywana krzemionka stanowi w pelni niespolimeryzowane kwaoy polikrzemowe.Ponizsze przyklady wyjasniaja blizej istote wy¬ nalazku nie ograniczajac jednak jego zakresu.Przyklad I. Do 50 czesci wagowych wody o temperaturze 50°C, umieszczonej w reaktorze wprowadza sie podczas mieszania 2,25 czysci wa¬ gowych szczawianu dwuamonowego. Po rozpusz¬ czeniu soli oziebia sie roztwór do temperatury 5 15—25°C i wprowadza do niego powoli uprzednio przygotowany roztwór 12,7 czesci wagowych szkla wodnego, charakterystycznego stosunkiem Si02/ Na20 = 3,1—3,3 w 45 czesciach wagowych wody.W czasie mieszania reagentów utrzymywana jest 10 temperatura roztworu nieprzekraczajaca 25°C..Wytracony z roztworu po 1—3 godzinach zel oddziela sie szybko na wirówce i przemywa woda.Dokladnie odwirowany nydrozel krzemionkowy rozdrabnia sie mechanicznie przecierajac przez 15 sito i zalewa 40—60 czesciami wagowymi meta¬ nolu, pozostawiajac na okres 1—2 godzin. Utwo¬ rzony organozel oddziela sie nastepnie i przemy¬ wa metanolem na wirówce.Uzyskany produkt jest stosowany do wytwarza¬ no nia srodków gospodarstwa domowego bezposred¬ nio lub po usunieciu metanolu.W tym celu odwirowany organozel krzemionko¬ wy wprowadza sie do aparatu, uruchamia pompe prózniowa i oddestylówuje metanol. W konco- 25 wej fazie usuwania metanolu podnosi sie stopnio¬ we temperature zawartosci reaktora do 70°C.Przyklad II. Do 80 czesci wagowych wody wprowadza sie 12,7 czesci wagowych szkla wod¬ nego charakterystycznego stosunkiem Si02/Na20 = 30 = 3,1 — 3,3. Uzyskany w powyzszy sposób roztwór przepuszcza sie w temperaturze nieprzekraczaja¬ cej 20 °C przez kolumne wypelniona Wofatytem P.Odbiór roztworu z kolumny przerywa sie w mo¬ mencie, gdy odciek zaczyna wykazywac slaby od- 35 czyn alkaliczny. W odebranym z kolumny roztwo¬ rze kwasów krzemowych nastepuje po 2—5 go¬ dzinach wytracanie hydrozelu krzemionkowego.Dalszy tok postepowania i uzyskiwane rezultaty sa analogiczne jak w przykladzie I. Produkt odz- 40 nacza sie dodatkowo wysokim stopniem czystosci* Przyklad III. W celu otrzymania hydro- zolu kwasów krzemowych postepuje sie analo¬ gicznie jak w przykladzie I. Uzyskany roztwór traktuje sie nastepnie analogicznie jak w przy- 45 kladzie II, przy czym uzyskuje sie analogiczne wyniki. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania aktywnej krzemionki o ko¬ so loidalnjm rozdrobnieniu, znamienny tym, ze dzia- lr. sie solami amonowymi kwasów organicznych lub nieorganicznych i (lub) kationowymi wymienia¬ czami jonowymi na szklo wodne charakterystycz¬ ne stosunkiem Si02/Na20 = 3,1—3,3, po czym 55 uzyskany zol kwasów krzemowych destabilizuje sie w srodowisku alkalicznym przy pH = 8 —10 lub kwasnym przy pH = 2 — 6 a nastepnie wy¬ tracone kwasy polikrzemowe przeprowadza sie szybko przy uzyciu alkoholi i (lub) ketonów, 60 zwlaszcza alifatycznych w organozel, z którego ewentualnie usuwa sie rozpuszczalnik pod zmniej¬ szonym cisnieniem w normalnej lub podwyzszo¬ nej, lecz nieprzekraczajacej 70°C temperaturze. PZG w Pab. 458-65, 250 egz. l. A-4 PL