吸附剂结构性能及改性

《吸附剂结构性能及改性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章常用吸附剂的结构、性能和改性第二节常用吸附剂的结构和性能第二节常用吸附剂的结构和性能1.硅胶silicagel⑴简介典型的多孔吸附剂，为提高机械强度和使用寿命，常做出球形或圆柱形。工业干燥剂，性能较氯化钙优；色谱分析吸附剂或载体；催化剂载体。化学组成SiO2·xH2O，无定形结构，基本结构单元大小不等的二氧化硅粒子在空间堆积成硅胶的骨架，粒子间形成的空洞为硅胶的孔隙。有吸附水和结构水，结构水是以羟基形式和硅原子相连而覆盖硅胶表面。分类特细孔硅胶<0.2~0.25nm细孔硅胶<1~2nm中孔硅胶2~nm粗孔硅胶>4~5nm特粗孔硅胶>10nm⑵硅胶的制备普通硅胶

2、制备程序：化合→凝胶→老化→洗涤→氨水→浸泡→干燥→活化制备中采用变更操作和处理条件控制孔结构和吸附性能。ⅰ化合：稀释的水玻璃（Na2O·xSiO2）+硫酸→硅酸→多聚硅酸→硅溶胶硅酸经缩合形成多聚硅酸，酸度接近中性时形成硅溶胶时间很短，硅溶胶pH值直径影响孔结构和吸附性能,见图。ⅱ胶凝：gelling硅溶胶在放置过程中自动凝固成水凝胶的过程。这时，溶胶中二氧化硅质点通过氢键联接成多孔性水凝胶。凝胶速度直接影响硅胶的结构和吸附性能，pH值是影响凝胶速度的主要因素——见N型曲线。2468650700750比表面积/m2.g-1pH值孔容/ml.g-10.650.700

3、.75硅溶胶pH值对比表面积和孔容的影响08100246lgtpH值单硅酸值－胶凝时间(min)标准曲线ⅲ老化ageing硅溶胶胶凝后经一定时间的放置，使水凝胶骨架坚固的过程。老化过程常伴有出汗离浆现象。水凝胶骨架中的质点相互靠近缩合脱水，缩小了网架结构的空间，将部分的水挤出，即离浆。这时凝胶表面硅羟基≡Si-OH脱水形成Si-O-Si键，使增强了骨架强度。Ⅳ.洗涤washing用洗液洗去由于反应生成的盐和剩余的酸碱，除去杂质离子，避免引起副作用。如作为催化剂载体影响催化剂活性。洗涤是老化过程的继续，洗涤液的选择要考虑对杂质除去和硅胶的结构和性质的影响。实验室常用蒸

4、馏水或酸化自来水洗涤，易得细孔硅胶，工业上常用自来水和杂质较少的循环水洗涤，易得粗孔硅胶。原因：自来水含有的少量钙镁离子与硅胶表面的羟基形成难溶硅酸盐，减少了表面的亲水性，增大了接触角，降低了毛细管压力，增强了硅胶骨架的强度和抗压缩性，有利于粗孔硅胶的形成。蒸馏水洗涤时骨架脱水易于收缩形成细孔硅胶。酸性水时硅胶表面不易形成钙镁离子难溶盐，对形成细孔硅胶有利。实践中发现自来水洗涤的硅水凝胶硬度大于蒸馏水洗涤的产品。Ⅴ.氨水浸泡impregnation实际上是扩孔措施，浸泡中水凝胶外观发硬，强度增大，骨架难于收缩有利于粗孔形成。同时氨水对凝胶孔壁有溶解作用。通常水凝胶用

5、0.15～0.2%的氨水浸泡6h可得粗孔硅胶。Ⅵ.干燥和活化dryingactivation是影响硅胶孔结构的重要环节。如果凝胶骨架弹性较大，易于形成细孔硅胶，如果凝胶的骨架强度较大，易于形成粗孔硅胶，若二者都不足以抵抗毛细压力，凝胶干燥过程中发生龟裂或破碎。龟裂或破碎既影响外观，又影响使用性能，尽力避免。干燥方式实验室烘箱逐步升温脱水干燥，150℃干燥8h。工业上，水凝胶低温干燥室110～120℃通风干燥20h，含水量达10%，再高温烘炉150～160℃干燥6～7h。活化是最后工序，目的是提高硅胶的活性。通常是在适当温度（150℃）热处理。这时既除去硅胶的吸附水，

6、又不改变其表面性质和物理结构。若超过200℃水蒸气吸附量逐渐下降。超过700℃孔结构发生显著变化，表面积、孔体积，孔径均显著降低。特定硅胶的制备球形硅胶工业制备工业上，硅溶胶通过分配伞流入装有油和水的成型塔，因表面张力作用，溶胶在油相中成球并胶凝，然后落入水中。再经老化、洗涤、干燥等处理成球胶。扩孔硅胶（特粗孔）的制备高压水蒸气扩孔高压釜（硅胶、蒸馏水）扩孔硅胶加热至所需压力保持一定时间p/MPat/hT/℃Sm2/g-1pml/g-1d粒子/nmdpore/nm1#2861.0110142#5.072280310.90901203#8.112300200.8714

7、01804#15.712335120.922203005#28.68113504.70.87380740说明：盐溶液顶替蒸馏水，较低压力即可；水凝胶水蒸气处理可在较温和条件下进行加盐焙烧扩孔硅胶+盐的混合液→低温干燥→高温焙烧→扩孔硅胶LiCl·H2O-NaCl-KNO3550℃2h19m2/g-1120nm普通粗孔硅胶等温线为第Ⅳ类，特粗孔硅胶等温线有改变，如图。在作催化剂载体、高温气相层析和液相凝胶色谱填充剂方面有重要用途。吸附量/mmol·g-10.20.40.60.81.00246810p/p0普通硅胶特粗孔硅胶⑶硅胶的表面结构和性能①硅胶的表面结构硅胶