Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Украинский химический журнал |
|---|---|
| Дата: | 1983 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України
1983
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182804 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия / Н.В. Турутина, В.Г. Ильин // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 806-810 . — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859867773494099968 |
|---|---|
| author | Турутина, Н.В. Ильин, В.Г. |
| author_facet | Турутина, Н.В. Ильин, В.Г. |
| citation_txt | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия / Н.В. Турутина, В.Г. Ильин // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 806-810 . — Бібліогр.: 10 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Украинский химический журнал |
| first_indexed | 2025-12-07T15:49:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
раствора сульфагосалициловой кислоты, нагретого до 70 о, и переме
шивали мешалкой с частотой вращения 500-400 об/мин в течение
10-12 мин при 70 о в термостате. Затем раствор охлаждали до ком
натной температуры, фильтровали через слой асбеста в тигле Гуча.
Нерастворимый осадок помещали в ту же колбу, прибавляли 1,5 г
ЭДТА, 25-30 мл 20 0/0-ного раствора иодида калия, 7-10 мл 10%
ного раствора уксусной кислоты и перемешивали 15-20 мин при 20
25 О. Раствор разбавляли до 100-150 мл водой и титровали над, вы
делившийся в количестве, эквивалентном содержанию Мп (IV) пиро
люзита. 0,1 Н. раствором тиссульфата натрия.
1. Рылькова А. С; Усахенко ю. и. к вопросу о фазовом анализе марганцевых руд
Никопольского И Чиатурского месторождений. - В кн.: Методы химической подго
товки в анализе материалов: Материалы семинара.- М. : МДНТП, 1982, с. 107-112.
2. Рипан Р., Четяну и. Неорганическая химия.-~1.. : Мир, 1972.-Т. 2. 871 с.
З. Поливо-Добровольский В. В. Некоторые закономерности процсссов растворения дис
персного твердого вещества. - Записки Ленингр, горного ин-та, 1963, 17~ вып. 3,
с. 3-24.
4. Булах А. Г. Руководство и таблицы для расчетов формул минералов. - М. : Недра,
1967.-144 с.
5. Бесков С. Д. Технологические расчеты. - М. : Бысш. школа, 1966.-520 с.
Научно-исследовательскийи проектный институт по обогащению
и агломерации руд черных металлов, Кривой Рог
Днепропетровскийхимика-технологическийинститут
удк 5~1.1SЗ.1
Поступила
27.10.82
ВЛИЯНИЕ ПРИРОДЫ исходного КРЕМНЕЗЕМА И ЗАТРАВКИ
НА КРИСТАЛЛИЗАЦИЮ ПОЛИСИЛИКАТО8 НАТРИЯ
Н. В. Турутина, В. Г. Ильин
Представления о процессе кристаллообразования в системах типа
Me20-SiО2-!--I20 [1-4] могут быть дополнены данными о влиянии
природы исходного кремнезема и затравок различного типа на ско
рость кристаллизации, структуру первичных (зародышевых) фаз и ко
нечных продуктов.
Влияние природы исходного кремнезема изучали при температуре
900 на примере реакционной смеси состава (в мас.О/о) 10Na20·40Si02·
·50Н2О, типичной для кристаллизации полисиликатов натрия второго
Га б л п ц а 1
Характеристика разновидностей кремнезема, использованных
для синтеза полисиликатов натрия
Исходный кремнезем
Безводная кремневая кислота
Водная кремневая кислота
Силинагель keK-2 (крупнопористый)
Силикатель keM-5 (микропористый)
Аэроси.rI
* В 11М.
90
45
330
715
175
IРазмеры частиц.
мм
0,1-0,5
0,1-0,5
0,1-0,5
0,1-0,5
10-40*
структурного типа NаПС-2 [1]. Реакционные смеси готовили по стан..
даргной методике. В водный раствор гидроксида натрия вводили на ..
веску кремнезема, тщательно перемешивали. Смеси помещали в сталь
ные автоклавы, футерованные тефлоном. Некоторые сведения об ис
пользованных разновидностях кремнезема приведены в табл. 1.
806 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ. 1983. т. 49. N!! 8
Как и для цеолитов [5], кристаллизации полисиликатов предше...
ствует индукционный период - растворение кремнезема в щелочном
растворе, образование зародышей кристаллов [3]. При использовании
безводной кремневой кислоты в качестве источника Si02 растворение
практически полностью завершается через 24-36 ч. Рентгенофазовый
анализ (установка УРС-55а, нефильтрованное Ре-излучение) незначи
тельного по массе остатка нерастворенного кремнезема обнаруживает
определенное структурное сходство с кристобалитом (рис. 1). На чет-
1,0
5
4 ~
1-I-_......I...-~---.L..~~I..L.I..I.~L.Io.IIIoIIII_---; ~ 0,8
~
J ~
~ .........................I.IO....I.I~..............-- ~О,б
~
~
2 -~ o,~
1--.....L....--+-.L.----L...L...L....~L..LL-JL"L"U.L...Io.I.IoLIIIoIlollollll-_--t ~
~
~~0,2
~
I , !, , Jjj о -....~ ..a....-_~~:;......a..._ ............-----L-~
5 4 J 2 а, А 58 вв r,cv'"
Рис. 1. Рентгенограммы образцов, выделенных на начальных стадиях процесса кристал
лизации NаПС-2: 1, 2 - источник Si02 - безводная кремневая кислота, время кристал
лизацин 4 и 5 сут соответственно; 3, 4 - источник Si02 - аэросил, время кристаллиза
ции 5 и 7 сут соответственно; 5 - NаПС-2 (контрольный образец).
Рис. 2. Зависимость выхода кристаллов NаПС·l (1) и NаПС-2 (2) от времени кристал
лизации 'Т. t=90°.
вертые-шестые сутки в реакционной смеси появляются локальные по
мутнения, структура вещества, экстрагированного на этой стадии, со
ответствует NаПС-2. Процесс кристаллизации завершается через 16-
18 сут. Можно предположить, что первичная кристобалитоподобная
фаза привносится в реакционную смесь с кремневой кислотой, в про
цессе растворения она концентрируется благодаря большой устойчи
вости В щелочной среде. Согласно [6], образование кристобалита
возможно на поверхности аморфных частиц в местах их контакта с
концентрированнымраствором щелочи.
При использовании в качестве источника Si02 гидратирсванной
кремневой кислоты растворение протекает быстрее (менее 24 ч). Нес
колько слабых линий на рентгенограмме твердого остатка (3-5 сут)
не позволяют идентифицировать эту кристаллическую фазу. Через 7
8 сут В реакционной смеси обнаруживаются кристаллы NаПС-2. Про
цесс кристаллизации завершается через 20 сут.
Приготовление реакционных смесей на основе аэросила сопровож
дается растворением кремнезема и образованием однородной полу
прозрачной вязкой массы, без остатка растворяющейся в воде. После
выдерживания реакционных смесей в течение 24 ч при 90 о в ней об
наруживается кристаллическая фаза, структура которой совершенст
вуется на протяжении 3-7 сут (см. рис. 1). На восьмые сутки в ре..
акционной смеси появляются белые плотные вкрапления, структура
которых соответствует NаПС-2. Постепенно эти локальные образова
ния распространяются в объеме, и вся масса становится кристалло
подобной. Кристаллизация завершается через 16-18 сут.
Опыты с силикагелем в качестве источника Si02 не позволяют
выявить отличия в поведении силикагелей различной пористой струк
туры (крупно- и микропористого). Во всех случаях кристаллизации
полисиликатов натрия (9-10 сут) предшествует появление неиденти",
фицированной кристаллической фазы (4 сут). Кристаллизация завер ...
шается через 20-25 сут.
УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983. т. 49. Н!! 8 807
Сделанные наблюдения позволяют заключить, что структура пер
вичных (зародышевых) кристаллических фаз чувствительна к приро
де Si02 • Каждой разновидности исходного кремнезема соответствует
своя зародышевая фаза. Причиной такой чувствительности могут быть
различия в скоростях растворения исходных препаратов кремнезема.
В прямой зависимости от растворимости и концентрации кремнезема
в растворе находится тип силикатных ионов, а следовательно, и про
дуктов их конденсации - первичных зародышевых кристаллов. Опре
деленное влияние, вероятно, могут оказывать примеси. в частности ка
тионы, а также кристаллические фазы, привносимые в реакционную
смесь исходными компонентами. В целом природа исходного кремне
зема не влияет на направление и скорость кристаллизации, структу
ру конечных продуктов.
Исследование кристаллизации пористых полисиликатов натрия
(NаПС) в системе Na20-SiО2-Н2О [1, 3] показало, что растворе
ние исходного кремнезема и появление зародышей кристаллов явля
ются лимитирующими стадиями в процессе кристаллизации. Первые кри
сталлы NаПС-2 при 900 появляются через 7 сут (рис. 2). Для реакцион
ных смесей, в которых образуются кристаллы первого структурного
типа NаПС-l, индукционный период более длительный - до 45 сут
(рис. 2).
Предполагалось,что в случае полисиликатов, так же как для цео
литов и других силикатных минералов [5], применение специально
подобранных минерализаторов (затравок) может значительно уско
рить процесс гидротермального выращивания кристаллов, повысить
их фазовую однородность. Интересно было также выявить структур
ное соответствие полисиликаТОБ и затравок различного типа по мине
рализующему эффекту.
Таблица 2
Характеристика затравок
Затравка Состав, моль
Na ПС-l
Na ПС-2
Кварц
Кристобалит
Тридимит
Цеолит NaA
Цеолит NаХ
Кварцевое стекло
(аморфное)
Na20·15,5Si02·11,4H20
Nз2О·7,9Si02 • 9,ОН2О
зю,
зю,
эю,
Na20· А12Оз· э.оыо;4.7Н2О
Nа2О· АI2Оз · 2,7Si02 •б,2Н2О
10
5
20
20
1
2-3
3-4
в качестве исходных использовали реакционные смеси следую
щих составов (8 мас.О/о): 5Na20·30Si02·65H20 (NаПС-I) и 10Na20.
·40Si02·50H20 (NаПС-2). Источником Si02 служила безводная крем
невая кислота. Основные характеристики использованных затравок
приведены в табл. 2. Предварительному нагреву и вакуумированию
образцы не подвергались. Измерениям удельной поверхности Sуд пред
шествовала выдержка образцов в парах воды. Такие условия подго
товки позволяют надеяться, что определенные нами хроматографиче
ски по методу тепловой десорбции аргона значения Sуд соответствуют
внешней поверхности кристаллов. Образец кварца, использованный в
качестве затравки, получен в гидротермальных условиях; кристобалит
и тридимит - прокаливанием кристаллов NаПС-2 при температурах
600 и 10000 соответственно. Затравки в количестве 0,1-5,0 мас.О/о (от
исходной смеси) вводили в навески безводной кремневой кислоты, ко
торые совмещали со щелочным раствором.
808 УКРАИНСКIП1 ХИ~\'\ИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, N~ 8
Использование в качестве затравки кристаллов, однотипных с об ..
разующимися в данной реакционной смеси, существенно ускоряет
кристаллизацию полисиликатов (табл. 3), обеспечивает высокую фа
зовую чистоту продуктов и воспроизводимость опытов. Максимальный
эффект достигается при введении 5 мас. о/о затравки. Кристаллы NаПС
2 обладают более высоким минералиэующим действием, чем кристал
лы NаПС-l. В присутствии 5 мас. О/О NаПС-2 в реакционных смесях,
дающих без затравки NаПС-l, кристаллизуется NаПС-2. Активность
кристаллов кварца, а также кристобалита и тридимита, вводимых в
качестве затравок, свидетельствует об их структурном сходстве с кри
сталлическими полисиликатами натрия и может служить еще ОДНИМ ар
гументом при рассмотрении полисиликатов как промежуточных про
дуктов образования плотных модификаций кремнезема [7].
Таблица 3
Влияние затравок на кристаллизацию ПОJlисиликатов натрия при 900
Затравка
Тип мае. %
т.
сут
Продукт кристаллизации
Na ПС-l
NаПС-l
NаПС-l
Na ПС-l
Na ПС-2
Na ПС-2
1\а ПС-2
NaA
NaX
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
NаПС-l
NaA
NaX
Кварц
I(ристобалит
Тридимит
Квлрцевое стекло
5N а2О · 30Si02 •65Н2О
75
0,1 32-35
1,0 30
5,0 11
5,0 17
1,0 30
5,0 5
5,0 20
5,0 40
5,0 40
1ONа2О · 40Si02 •50Н2О
20
0,1 15
1,0 11
5,0 4
5,0 14
5,0 57
5,0 I1
5,0 9
5,0 9-16
5,0 9-16
5,0 16
Na ПС-l
Na ПС-l
Na ПС-l
Na ПС-l +аморф.
Na ПС-l
Na ПС-l
Na ПС-2+аморф.
Na ПС-2
Аморф.ч-Ма А (следы)
NrПС-l+Nа Х(слелы)
1'\а ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
Аморф.+Nа А (следы)
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
Na ПС-2
По минерализующей активности цеолиты NaA и NaX существенно
отличаются. NaX значительно ускоряет кристаллизацию полисилика
тов, особенно NаПС-2. Введение в реакционные смеси кристаллов NaA
препятствует кристаллизации полисиликатов. Учитывая кристаллогра
фическое и химическое сходство цеолитов NaA и NaX, такое различие
в их поведении нельзя, по-видимому, объяснить только большим или
меньшим структурным сходством с кристаллами полисиликатов. Необ
ходимо также учитывать, как нам кажется, различную устойчивость
цеолитов в щелочных средах при нагревании [8]. При этом следует
различать два фактора. Во-первых, метастабильность NaA и NaX мо
жет быть причиной их фазового превращения в гидросодалит, филип
псит и другие продукты, отличающиеся по структуре и устойчивости
в щелочной среде в большей степени, чем исходные цеолиты..Дейст
вительно, в 10 О/О -ном растворе гидроксида натрия при 90 о и соотно
шении твердой и жидкой фаз 1 : 1,2 за 24 ч цеолит NaA разрушается
}'КРЛИНСКИll ХИ~\1ИЧЕСКИУ1 ЖУРНАЛ. 1983, Т. 49, N2 8 809
примерно на 75 О/О и заметно превращается в гидросодалит, тогда как
NaX претерпевает лишь незначительные структурные изменения. Во
вторых, растворимость цеолитной затравки может привести к небла
гоприятному для кристаллизации изменению состава исходной реак
ционной смеси. Расчет показывает, что при полном растворении кри
сталлов затравки (5 мас. о/о NaA) соотношение атомов Si: Аl в реак
ционной смеси составит ~ 25 : 1. Появление алюминатных и алюмоси
ликатных ионов, образование на поверхности частиц кремнезема труд
норастворимой алюмосиликатной пленки могут существенно замедлить
и даже предотвратить кристаллизацию полисиликатов. При гидротер
мальной обработке цеолитов наблюдали значительный переход Аl2Оз
в маточный раствор, до 0,18 г/л для NaA (для NaX всего 0,04 г/л). В
случае цеолита NaX растворяется в основном кремнезем - до 2,1 г/л
(ДЛЯ NaA-О,27 г/л). В специальных опытах было показано, что вве-
дение в систему Na20-SiО2-Н20 алюминия (соотношение Si: AI=
=500-100) не препятствует образованию полисиликатов. При Si/AI<
< 50 кристаллизуются цеолиты типа филиппсита, однако часть веще
ства (по-видимому, Si02 ) не принимает участия в реакции, оставаясь
аморфной.
Результаты исследования влияния природы исходного кремнезема
и минерализующего действия затравок различного типа могут быть
использованы для разработки технологически приемлемого способа
получения пористых кристаллических полисиликатов натрия, облада
ющих своеобразными адсорбционными и ионообменными свойствами
[9, 10].
1. Исследование кристаллизации в системе Na20-S iО2-Н2О при 90 ос I В. г. Ильин,
Н. В. Турутина, К. П. Казаков, В. М. Бжезовский. - Докл. АН СССР, 1973, 209,
NQ 5, с. 1102-1104.
2. Турутина Н. В., Ильин В. Г., Куриленко М. с. О минерализующей активности ка
тионов Li+, Na+, К+ при гидротермальной кристаллизации силикатов. - Теорет. и
эксперим. химия, 1977, 13, Ng 5, с. 656-660.
з. Турутина Н. В., Ильин В. г. Кинетика кристаллизации ПОЛИСИ.;1иката натрия. - Укр.
ХИМ. журн., 1983, 49, NQ 7, с. 731-734.
4. Мицюк Б. М., Горогоикая .,Т/. и. Физико-химические превращения кремнезема в ус
ловиях метаморфизма. - Киев: Наук, думка, 1980.-235 с.
5. Пирожков В. В., Мирекий я. В. О механизме кристаллизации цеолитов.- Тр.
ГрозНИИ. Цсолиты и цеолитсодержащие катализаторы. Ч. 1, 1974, вып. 27, с. 22-27.
6. Дуброво с. К. Рентгенографическое исследование гелей кремневой кислоты. - Докл,
АН СССР, 1939, 23, NQ 1, с. 45-47.
7. Турутина Н. В., Ильин В. г. О кристаллических фазах, предшествующих образо
ванию кварца в системе Na20-SiО2-Н2О. - Геохимия, 1974, NQ 4, С. 644-647.
8. Брек Д. Цеолиговые молекулярные сита. - М. : Мир, 1976.-782 с.
9. Ильин В. 1. Дегидратация, структурные превращения и адсорбционные свойства
кристалличсских полисиликатов. - В кн.: Адсорбция и адсорбенты. Киев: Наук.
думка, 1974, с. 76-82.
10. Белякова л. А., Ильин В. г. Ионообменныс свойства кристаллических поликремне
вых кислот. - Тсорет. и эксперим. ХИМИЯ, 1975, 11, NQ 3, с. 337-341.
Институт физической химии
ИМ. Л. В. Писаржевского АН УССР, Киев
~1ДК 549.674.3+541.183
УСТОЙЧИВОСТЬ И СТРУКТУРНЫЕ ПРЕВРАЩЕНИЯ
КЛИНОПТИЛОЛИТА И МОРДЕНИТА
В ГИДРОТЕРМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ
Поступила
27.10.82
В. г. Ильин, В. Г. Волошинец, Ф. М. Бобонич, я. В. МаСJlякевич, В. с. Гумен
Преимущества цеолитовых пород по сравнению с другими источника
ми минерального сырья - в высоком соотношении окислов SiО2/А 12Оз ,
что важно при синтезе высококремнеземистых цеолитов, а также в
810 УКРАИНСКИй ХИМИЧЕСКИй ЖУРНАЛ, 1983, Т. 49, .N'!! 8
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-182804 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0041–6045 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T15:49:18Z |
| publishDate | 1983 |
| publisher | Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Турутина, Н.В. Ильин, В.Г. 2022-01-21T17:37:16Z 2022-01-21T17:37:16Z 1983 Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия / Н.В. Турутина, В.Г. Ильин // Украинский химический журнал. — 1983. — Т. 49, № 8. — С. 806-810 . — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 0041–6045 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182804 541.18З.1 ru Інститут загальної та неорганічної хімії ім. В.І. Вернадського НАН України Украинский химический журнал Неорганическая и физическая химия Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия The Influence of Primary Siicon and Primer on Crystallization of Sodium Polysilicates Article published earlier |
| spellingShingle | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия Турутина, Н.В. Ильин, В.Г. Неорганическая и физическая химия |
| title | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| title_alt | The Influence of Primary Siicon and Primer on Crystallization of Sodium Polysilicates |
| title_full | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| title_fullStr | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| title_full_unstemmed | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| title_short | Влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| title_sort | влияние природы исходного кремнезема и затравки на кристаллизацию полисиликатов натрия |
| topic | Неорганическая и физическая химия |
| topic_facet | Неорганическая и физическая химия |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/182804 |
| work_keys_str_mv | AT turutinanv vliânieprirodyishodnogokremnezemaizatravkinakristallizaciûpolisilikatovnatriâ AT ilʹinvg vliânieprirodyishodnogokremnezemaizatravkinakristallizaciûpolisilikatovnatriâ AT turutinanv theinfluenceofprimarysiiconandprimeroncrystallizationofsodiumpolysilicates AT ilʹinvg theinfluenceofprimarysiiconandprimeroncrystallizationofsodiumpolysilicates |