无机凝胶的工作机理,特性和生产工艺

Hit: 发布时间:2019-12-19 13:12:14【Close】

上期小编给大家介绍了无机凝胶的背景,下面我们来了解一下

1:无机凝胶的水化

每一种无机矿物凝胶颗粒都是由成千上万的微小颗粒组成的。这些碎片像三明治一样堆积在一起,中间有一层水。这些小片的表面带负电荷,容易吸引一些阳离子,而这些小片的边缘带正电荷。这些无机阳离子与小片表面结合,处于电荷平衡状态,很容易被其他阳离子取代。当无机矿物凝胶与水混合时,后者迫使芯片通过芯片之间的区域进一步分离。交换离子随后从芯片表面扩散。根据渗透原理,水分子进一步渗透成小块,直至完全分离。对于大多数无机矿物凝胶,其破胶率与水化过程中的能量有关。机械能和热能都能促进水化。高剪切混合或使用温水会减少水化时间。如果水中有其他电解质,会阻碍小颗粒分离的渗透和膨胀,导致水化时间的延长。

2:无机凝胶的流变特性

无机矿物凝胶水化后,带弱正电荷的小块边缘会被带负电荷的小块表面所吸引。因此,三维空间结构将迅速建立,系统的粘度将迅速增加。剩余的不被异性电荷吸引的自由小块需要较长的时间才能找到合适的位置排列,使粘度的增加逐渐减慢。相反,当施加剪力时,大部分结构会迅速倒塌,然后逐渐趋于缓和。因此,无机矿物凝胶的分散是触变性的:当没有剪切力时,其粘度随时间而增加,而在恒定剪切速率下,其粘度随时间而降低。由于剪切速率的增加会导致粘度的降低,无机矿物凝胶的分散是假塑性的。胶体结构也为矿物无机凝胶带来了有用的性能屈服值,是衡量胶体结构抗破坏能力的一个指标。

为了使结构倒塌,施加的最小力就是屈服值。固体、油和气体被这个结构包围和分离,它们必须承受比屈服值更大的力才能通过这个结构。这意味着屈服值越高,悬浮液、乳液或泡沫就越稳定。大多数水溶性组分都会改变无机矿物凝胶的流变性能。易与水混合的盐、表面活性剂和溶剂会增加无机矿物凝胶的粘度和屈服值,同时降低其触变性,但其组成具有剪切稀化的特点。矿物无机凝胶的胶体结构由于水溶性物质过多而不稳定。它可以是一种相对稳定的厚凝胶,也可以是一种带有退浆现象的絮状物。在电解质存在下,矿物-无机凝胶分散体的稳定性在很大程度上取决于阳离子的价态。单价阳离子的絮凝效果最弱,与无机矿物凝胶相容性最强;二价阳离子的絮凝效果较强;三价阳离子的絮凝效果最强。

无机凝胶的特性

一般工业用凝胶产品的性能指标如下:含湿量≤ 10%;白度> 75;表观粘度>10,2%的分散体pH值为7.5-10.5;Pb≤25ppm,As≤2ppm ,Hg≤ 0.2 ppm。

无机凝胶的生产工艺

将水洗除杂的膨润土按固液比1∶3加入浓度为25%~35%的H2SO4溶液,然后均匀分散,在温度110℃左右进行酸溶处理,时间为5~6h,制得的SiO2- Al2O3凝胶在一定温度下老化,粉碎,用蒸馏水洗涤数次,除去过剩酸和溶出杂质,烘干备用。按一定的成分配比,将凝胶与其他组分制成液固比3~5的浆体,在高压釜中170~180℃恒温反应1~8,冷却取出,脱水、洗涤、干燥即得无机凝胶,其化学成分见表:

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