離子交換法制備硅溶膠優缺點

❶ 精鑄使用的硅溶膠,硅粉提煉法的好還是離子交換法的硅溶膠好

❷ 硅酸鈉與酸會產生硅酸溶膠嗎

離子交換一般用強酸型陽離子交換樹脂與稀釋後的水玻璃進行離子交換，以除去水玻璃中的鈉離子和其他陽離子雜質製得聚硅酸溶液。再用陰離子交換樹脂進行離子交換，除去溶液中的陰離子雜質，製得高純的聚硅酸溶液。此時得到的聚硅酸溶液穩定性較差，溶液偏弱酸性，可用少量的NaOH或其他試劑作為穩定劑，將溶液的pH值調節在8.5-10.5的鹼性范圍內，該范圍是製得溶膠溶液的穩定區域，必要時在低溫(4-10℃)下保存。1．酸性硅溶膠的制備工藝1.1．離子交換法 該法是目前研究最多、技術最成熟的制備工藝。該種方法採用水玻璃為原料，通常可分為三個步驟：制備活性硅酸，制備鹼性硅溶膠和陽離子交換。常用制備工藝如下：將市售水玻璃通過稀釋並與陽離子交換樹脂進行交換，得到活性硅酸；將硅酸用鹼液處理至鹼性；再將該鹼性的硅酸溶液進行加熱縮合反應並濃縮，製得鹼性硅溶膠；最後將鹼性硅溶膠經過陽離子樹脂進行陽離子交換，同時加入適量的酸進行調節，得到相應酸值下的酸性硅溶膠。 早在1941年，美國人Bird在其專利發明中提到利用離子交換法制備酸性硅溶膠，即將水玻璃溶液經過氫型的陽離子交換柱，使水玻璃中的鹼金屬同氫發生交換，其產品是高純度酸性硅溶膠，pH 為2.0～4.0。此後Albrecht和William L改進了Bird 制備酸性硅溶膠的工藝，提出採用混合樹脂床來生產更適合使用的酸性硅溶膠。 上世紀80年代，多數硅溶膠生產廠家均沿襲離子交換法制備酸性硅溶膠。如國內的湖北美華日用化工廠從1985年7月就開始著手研製酸性硅溶膠，他們採用離子交換法用自產鹼性硅溶膠制備出酸性硅溶膠，其具體工藝是：將所需鹼性硅溶膠稀釋、過濾後，向其中投入氫型陽離子交換樹脂，邊投入邊攪拌，當pH到達2～3時，停止投入樹脂，靜置讓其徹底交換。用上述方法製得的酸性硅溶膠中二氧化硅的含量為大於10 %，粒徑為10～20 nm，pH達2～3，穩定期為3～6個月。 許念強等將製得的活性硅酸陳化24～48h後再製成鹼性硅溶膠，然後與強酸型陽離子樹脂得到酸性硅溶膠。他們分析了pH、二氧化硅粒徑、電解質鹽濃度對酸性硅溶膠穩定性的影響，強調要制備高濃度、高穩定性、低黏度的酸性硅溶膠，首先要提高二氧化硅顆粒的粒徑。 離子交換法的優點是根據不同的工藝組合可合成不同性能的硅溶膠，缺點是起始原料水玻璃的濃度不能很高，致使後面濃縮過程時間長，能耗大，而且再生離子交換樹脂時產生的大量廢水需加以處理。1.2 電解電滲析法 該法制備硅溶膠是一種電化學方法。其原理是硅酸鈉在水溶液中發生水解反應： Na2H2SiO4 + H2O→2Na+ + H3SiO4– + OH– 隨著反應的進行，在電場的作用下槽內的離子會定向遷移，由離子交換膜濾出雜質離子；當陽極室內生成的硅酸濃度大於其溶解度時就會發生縮聚反應，生成硅溶膠。通過調節槽內pH即可得到相應的硅溶膠。該方法制備硅溶膠時，要注意控制電滲析反應的電流密度、溫度等反應條件。 日本的OKETA YUTAKA在其專利中提到利用離子交換膜電滲析法來制備脫鹽酸性硅溶膠。在制備過程中，電滲析器內會交替形成一個脫鹽室和一個濃縮室；用陰、陽離子交換膜將陽極和陰極分開，然後進行電滲析。脫鹽室中水溶液的溫度保持在5～20 ℃。 電解電滲析法是用酸中和硅酸鈉水溶液，經陳化後，再通過半透膜滲析鈉離子。該方法缺點是滲析所需時間太長，不適於工業化生產。1.3．分散法 該法是利用機械將SiO2微粒分散在水中制備硅溶膠的物理方法。具體步驟如下：量取定量的去離子水加入到塑料杯中，將其固定於高速分散機上。開動高速分散機，將定量的氣相SiO2粉末連續加到杯中。SiO2 粉末加完後，補加定量的去離子水，調節高速分散速度，經過一定時間製得SiO2水分散液。將SiO2水分散液陳化過夜後，高速分散並加入添加劑，繼續高速分散數小時，用300目濾網過濾得到性能良好的硅溶膠。 傅朝春利用該方法制備的酸性硅溶膠能夠有效替代微生物用於人、禽畜糞便、垃圾處理，可祛除惡臭、制備高效有機肥料。其具體工藝是：將一定濃度的硫酸和 200 目以下的分散劑SiO2置於一個塑料容器內進行攪拌；用NaOH調節pH為2～4；採用金屬板做電極，聯結一整流電源，置於上述塑料容器中通電；施以100 V電壓，通電 450 mA的電流2～5 min；切斷整流電源後，攪拌一段時間，等反應物呈膠狀就停止攪拌。利用該方法製得的酸性硅溶膠中SiO2 的含量為25 %～35 %，粒徑為1～12 nm。 由於該方法所制的酸性硅溶膠是用作特殊用途的，因而沒有考慮某些雜質離子如Na+、SO42–等對其純度的影響，故該方法對於酸性硅溶膠的制備不具有普遍適應性。1.4．單質硅熱氧化法 有研究表明，硅的熱氧化物的生長通常是在900～1200℃之間的石英管中進行，或是在乾燥氧氣條件下，或是在含有水蒸氣的濕氧條件下，或是讓乾燥的氧氣和氮氣通過接近沸騰的水所形成的蒸汽中。資料介紹，單質硅在濕氧或是水蒸汽氛圍中的氧化比乾燥氧氣中進行得快。熱氧化的總反應是： Si + O2(gas) → SiO2 Si + 2H2O(gas) → SiO2 + 2H2(gas) 在乾燥的氧化過程中第一個反應佔主要地位，而在濕的氧化過程中第二個反應佔主要地位。2．酸性硅溶膠的膠團結構及其穩定性研究 我國早在1958年就開始了硅溶膠的研製和生產，如南京大學配位化學研究所、蘭州化學工業公司化工研究院、青島海洋化工廠等都從事了相關的研究和開發，但品種和產量都與國外有很大差距，尤其是酸、鹼性硅溶膠的比例不合理，這樣的局面到20世紀80年代才有所改善。酸性硅溶膠處於亞穩狀態，在放置過程中會逐漸發生膠凝作用，穩定期一般為3～6個月，較鹼性硅溶膠的穩定期短。因此，如何提高酸性硅溶膠的穩定性就成為眾多研究者關心的問題。2.1．酸性硅溶膠的膠團結構 酸性硅溶膠又稱硅酸水溶膠，是高分子SiO2微粒分散於水中的膠體溶液，無臭、無毒，分子式可表示為mSiO2·nH2O（式中：m，n很大，且m<<n），外觀為乳白色半透明液體。硅溶膠粒子的內部結構為硅氧烷鍵（-Si-O-Si），表面層由許多硅氧醇基（-SiOH）和羥基（-OH）所覆蓋。由於硅溶膠中SiO2顆粒表面含大量羥基，具有較大的反應活性，因此被廣泛用於紡織、橡膠、陶瓷、塗料、精密鑄造、耐火材料、造紙、石油化工、電子等行業。 膠團結構如圖1所示：當A+為Na+等金屬離子時，表示鹼性硅溶膠；當A+為H+時，表示酸性硅溶膠。在運動過程中，由膠核和吸附層組成的膠粒作為一個整體運動，這樣擴散層與周圍的電解質可以形成一種動態平衡來維持硅溶膠的穩定。2.2 酸性硅溶膠穩定性的影響因素2.2.1.pH對酸性硅溶膠穩定性的影響 硅溶膠的穩定性與pH之間的密切關系如圖2所示。從圖2可以看出，在低pH(<2.0)區域內，溶膠穩定性隨pH的升高略有上升；在中部pH(2<pH<4)區域內，酸性硅溶膠具有一個較為寬闊的亞穩定區域，為制備酸性硅溶膠的可能性提供現實依據；在pH接近5～6的區域范圍內時，硅溶膠的穩定性迅速下降。 王少明等認為pH與硅溶膠的穩定性有直接關系。經測定硅溶膠 pH 在2～10之間時，粒子的ξ電位為負值；pH 在2以下時，粒子的ξ電位為正值；pH=2 時為「0」電位；pH 在8.5～10范圍內，為穩定區；pH>10時，硅溶膠粒子溶解為硅酸鹽；pH 在4以下時為介穩區；pH=2 時，為最高介穩態。根據制備的高純硅溶膠的特點，調節硅溶膠的pH在2.5左右，可以保持溶膠處於高介穩態，在室溫下可存放2年而不凝膠。硅溶膠不穩定的主要表現之一就是發生凝膠化。 賈光耀等提到溶膠凝膠動力學可以人為控制。他們通過研究發現，硅溶膠的黏度、ξ電位以及凝膠化過程與pH有密切的關系，凝膠化過程發生在pH 為4～7之間。2.2.2 電解質對酸性硅溶膠穩定性的影響 電解質對硅溶膠的穩定性也有一定的影響，且與pH有密切關系。因為鹽類放出離子，與硅溶膠的表面電荷結合，進入緊密層的反離子增加，使分散層變薄；當電解質濃度增加到一定程度時，分散層厚度為零，引起粒子的集合而凝膠化。凝膠化的程度與使用的電解質種類、濃度、溫度等因素有關。有資料報導,在pH<3.5時，電解質對硅溶膠的穩定性影響相對較小。 J. L. Trompette等提出當存在兩種不同的補償離子時，經濃縮的硅溶膠在pH為9.8時極易發生凝膠，並對凝膠動力學進行了研究。研究結果表明，離子特徵對聚合動力學和溶膠—凝膠轉化過程中凝膠顯微結構有顯著的影響。這歸因於不同電解質的影響下臨界凝結濃度不同。 而許念強等則認為，只有當SiO2粒子的粒徑相對較小時，硅溶膠的穩定性才受到電解質鹽濃度較大的影響，隨著SiO2粒徑增大，電解質鹽濃度對硅溶膠的穩定性影響減弱。當硅溶膠中的含鹽量降低到一定值時，電解質鹽濃度在一定程度上不會構成制備酸性硅溶膠的主要影響因素。 楊靖等在研究了催化劑的種類、反應溫度、反應時間、添加劑等因素對硅溶膠性能的影響時分析了電解質種類的影響效果：在[H+]相同的條件下，酸催化劑對溶膠粘度的影響為： HF>HCl>HNO3>H2SO4>HAc ，對凝膠時間的影響為：HAc>H2SO4>HCl>HNO3>HF，幾種溶膠固含量的大小為：H2SO4>HNO3>HCl>HAc，制備 SiO2 膜用硅溶膠較適合採用鹽酸或硝酸作為催化劑。2.2.3.粒徑對酸性硅溶膠的影響 粒徑是影響硅溶膠穩定的另一重要因素。硅溶膠粒子直徑在一定范圍內，粒徑越均勻、分布范圍越窄，穩定性越好。 許念強等在研究粒徑對酸性硅溶膠的影響時提到，一定濃度下的酸性硅溶膠穩定性與SiO2粒徑大小的關系呈現出一個斜「S」形，即在小粒徑下，硅溶膠的穩定性相對很低，而隨著粒徑的增加，硅溶膠的穩定性迅速增強，並且粒徑在10～20 nm內，硅溶膠穩定性近似與粒徑大小成正比。 有學者經試驗研究發現，將硅溶膠粒徑控制在10～15nm范圍內，既可簡化工藝過程，又可保持高純硅溶膠的穩定。 另外，SiO2粒子半徑的增加，將使其粒子表面羥基基團的反應活性降低，膠粒比表面積減小，膠粒吸附能降低，從而大顆粒對小顆粒的吸附作用力降低，也是大粒徑酸性硅溶膠相對於小粒徑硅溶膠具有較高穩定性的原因。 此外，Janne Puputti 等在制備硅溶膠時，用乙醇取代一部分水，使其穩定性增加 3 倍。Anna Schantz Zackrisson 等通過干擾法及時間分辨小角X射線散射對硅溶膠分散體系中的聚合和凝膠化過程進行了研究，分析了離子強度對凝膠臨界點的影響。

❸ 硅溶膠生產工藝

它是用硅灰石粉和硫酸反應，取過濾液在加壓狀態下加熱，再減壓蒸發即得硅溶膠。 專利主權項一種硅溶膠生產工藝的基本特徵是用硅灰石粉（CaSiO↓[2]）和硫酸（H↓[2]SO↓[4]。共80頁2、大粒徑、高濃度穩定硅溶膠的制備新工藝供了一種具有一定生產應用價值和發展前途的大粒徑、高濃度、穩定硅溶膠的制備新工藝。本研究對傳統的「離子交換法」進行。13 CN87105094.3 硅溶膠塗料復合制殼工藝 14 CN89101368.7 穩定性硅溶膠及其製造方法 15 CN89105318.2 硅溶膠生產工藝 16 CN90109033.6 硅溶膠，。產品名稱：出品單位： 大連斯諾化學新材料科學技術有限公司| 產品概況 | 硅溶膠生產工藝技術—可轉讓目前國內制備硅溶膠的方法主要有五種：離子交換法、酸中和法、電滲析。硅溶膠首先由英國人研製出來，最早是通過水玻璃交換製得。通過近百年的發展，硅溶膠的生產工藝十分成熟，特別是到了上世界五十年代，硅溶膠由單一的水玻璃法，變成水玻璃。李國良 誠信通.個人 第1年查看聯系方式 硅溶膠生產工藝技術配方技術 查看詳情 停網上書店[北京一帆書店]在線銷售圖書《硅溶膠生產工藝技術》,圖書價格:280.00;圖書品相:十品;孔夫子舊書網匯集全國各地近5000家書店、展示多達近2000萬種圖書書籍，。大粒徑、低粘度硅溶膠的製造方法12. 一種加氧化劑酸性硅溶膠拋光液的配製方法13. 硅溶膠塗料復合制殼工藝14. 穩定性硅溶膠及其製造方法15. 硅溶膠生產工藝16. 硅溶膠。

❹ 反滲透分離法和離子交換分離法各有什麼優缺點

反滲透優點復：過濾精度高，可去除制大於0.0001微米的離子，通過半透膜的作用，簡單的說就是，通過反滲透膜後，只允許水通過，其他的鹽離子，微生物等等統統被截留。得到的水質較好。基本上不需要使用什麼化料（可能有些需要添加阻垢劑或做清洗），純物理法過濾，缺點就是能耗高，設備一次性投資大，使用若干年後換膜的費用也是一筆大支出。
離子交換的優點是可以選擇性除去陽離子或陰離子，或者選擇同時除去陽離子和陰離子，設備投資小。更換樹脂的費用也稍低，缺點就是需要經常做樹脂的再生，化料使用量大，同時帶來再生廢水的處理問題

❺ 離子交換法的缺點

1.會產生過量的再生廢液；
2.周期較長；
3.耗鹽量大；
4.有機物的存在會污染離子交換回樹脂；答
5.排出大量含鹽廢水易引起管道腐蝕。
此外，對於溶液中存在多種離子時，需要針對不同的目的離子選用不同的樹脂，普遍適用性差。

❻ 硅溶膠的製作方法

(1) 製取硅溶膠的方法有5種：（1）用硅酸乙脂水解法；（2）用硅酸鈉（水玻璃）溶液進行電解、滲析和電滲析法製取；（3）用氣體氟處理硅酸鈉法製取；（4）用硅酸鈉與乙二醛和鹽酸水溶液互相作用法製取；（5）用硅酸鈉溶液進行離子交換法製取。但廣泛採用的是用離子交換法從硅酸鈉溶液中脫除Na+和C1－而製得

鹼性鈉型 酸性無穩定劑型 典型數值
JN-20 JN-25 JN-30 JN-40 SW-20 SW-25 SW-30 JN-30 SW-25
二氧化硅（SiO2）含量，% 20.0-21.0 25.0-26.0 30.0-31.0 40.0-41.0 20.0-21.0 25.0-26.0 30.0-31.0 30.3 25.6
氧化鈉（Na2O）含量，%≤ 0.30 0.30 0.30 0.40 0.04 0.05 0.06 0.25 0.04
PH值 8.5-10.0 8.5-10.0 8.5-10.0 9.0 10.5 2.0-4.0 2.0-4.0 9.6 2.8
黏度（25℃),mp a.s ≤ 5.0 6.0 7.0 25.0 5.0 6.0 7.0 5.4 3.0
密度（25℃)，g/cm3 1.12-1.14 1.15-1.17 1.19-1.21 1.28-1.30 1.12-1.14 1.15-1.17 1.19-1.21 1.20 1.16
平均粒徑，nm 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 11 10

❼ 溶膠的制備，凈化與性質中，製得的溶膠為什麼要凈化

你好，我正好有這方面的資料就和你分享下了。 目前硅溶膠的主要生產方法有：溶解法、離子交換法、膠溶法、分散法等。 1、硅溶解法：採用無機或有機鹼作催化劑，以單質硅與純水反應來制備硅溶膠的方法稱為硅溶解法。該法的優點是硅溶膠成品中雜質...
自來水出廠之前進過一系列的消毒，其中有個步驟是用氯氣消毒，部分氯氣和水反應，生成次氯酸，鹽酸，導致水中有極多的氫離子和氫氧根離子（電離，鹽酸酸性較強你知道的）！！ 膠體遇到到離子，就會沉降下來~~~ 所以，自來水不能用了配製膠體，要...
不行，自來水裡本來就含有很多化學物質，消毒物質，如氯氣，也有其形成的離子。會有很多可以中和膠粒上的電荷，使膠體聚沉。
溶膠是高度分散的多相系統，具有較高的表面能，是熱力學不穩定系統，因此溶膠粒子有自動聚結變大的趨勢。但事實上很多溶膠可以在相當長的時間內穩定存在而不聚結。經研究得知，這與溶膠粒子帶有電荷密切相關。也就是說，粒子帶電是溶膠相對穩定...
因為溶膠的固有性質決定了，它的穩定性不是長效的，有可能因為一些溶液環境改變，或者外部環境改變而導致分散系崩壞。所以加穩定價，均衡電荷以及一些膠體粒子之間的作用，是的分散系更加穩定。
定義 膠體（英語：Colloid）又稱膠狀分散體（colloidal dispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態的物質，一種分散，另一種連續。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所組成，分散質粒子直徑在1nm—100nm之間的分散系；膠體是一種分...

❽ 酸中和法制備硅溶膠，用硫酸加硅酸鈉中和，用乙醇洗去鈉離子，中和過程的最適溫度是多少啊， 在線等，急求

離子交換一般用強酸型陽離子交換樹脂與稀釋後的水玻璃進行離子交換，以除去水玻璃中的鈉離子和其他陽離子雜質製得聚硅酸溶液。再用陰離子交換樹脂進行離子交換，除去溶液中的陰離子雜質，製得高純的聚硅酸溶液。此時得到的聚硅酸溶液穩定性較差，溶液偏弱酸性，可用少量的NaOH或其他試劑作為穩定劑，將溶液的pH值調節在8.5-10.5的鹼性范圍內，該范圍是製得溶膠溶液的穩定區域，必要時在低溫(4-10℃)下保存。

1．酸性硅溶膠的制備工藝

1.1．離子交換法

該法是目前研究最多、技術最成熟的制備工藝。該種方法採用水玻璃為原料，通常可分為三個步驟：制備活性硅酸，制備鹼性硅溶膠和陽離子交換。常用制備工藝如下：將市售水玻璃通過稀釋並與陽離子交換樹脂進行交換，得到活性硅酸；將硅酸用鹼液處理至鹼性；再將該鹼性的硅酸溶液進行加熱縮合反應並濃縮，製得鹼性硅溶膠；最後將鹼性硅溶膠經過陽離子樹脂進行陽離子交換，同時加入適量的酸進行調節，得到相應酸值下的酸性硅溶膠。

早在1941年，美國人Bird在其專利發明中提到利用離子交換法制備酸性硅溶膠，即將水玻璃溶液經過氫型的陽離子交換柱，使水玻璃中的鹼金屬同氫發生交換，其產品是高純度酸性硅溶膠，pH 為2.0～4.0。此後Albrecht和William L改進了Bird 制備酸性硅溶膠的工藝，提出採用混合樹脂床來生產更適合使用的酸性硅溶膠。

上世紀80年代，多數硅溶膠生產廠家均沿襲離子交換法制備酸性硅溶膠。如國內的湖北美華日用化工廠從1985年7月就開始著手研製酸性硅溶膠，他們採用離子交換法用自產鹼性硅溶膠制備出酸性硅溶膠，其具體工藝是：將所需鹼性硅溶膠稀釋、過濾後，向其中投入氫型陽離子交換樹脂，邊投入邊攪拌，當pH到達2～3時，停止投入樹脂，靜置讓其徹底交換。用上述方法製得的酸性硅溶膠中二氧化硅的含量為大於10 %，粒徑為10～20 nm，pH達2～3，穩定期為3～6個月。

許念強等將製得的活性硅酸陳化24～48h後再製成鹼性硅溶膠，然後與強酸型陽離子樹脂得到酸性硅溶膠。他們分析了pH、二氧化硅粒徑、電解質鹽濃度對酸性硅溶膠穩定性的影響，強調要制備高濃度、高穩定性、低黏度的酸性硅溶膠，首先要提高二氧化硅顆粒的粒徑。

離子交換法的優點是根據不同的工藝組合可合成不同性能的硅溶膠，缺點是起始原料水玻璃的濃度不能很高，致使後面濃縮過程時間長，能耗大，而且再生離子交換樹脂時產生的大量廢水需加以處理。

1.2 電解電滲析法

該法制備硅溶膠是一種電化學方法。其原理是硅酸鈉在水溶液中發生水解反應：

Na2H2SiO4 + H2O→2Na+ + H3SiO4– + OH–

隨著反應的進行，在電場的作用下槽內的離子會定向遷移，由離子交換膜濾出雜質離子；當陽極室內生成的硅酸濃度大於其溶解度時就會發生縮聚反應，生成硅溶膠。通過調節槽內pH即可得到相應的硅溶膠。該方法制備硅溶膠時，要注意控制電滲析反應的電流密度、溫度等反應條件。

日本的OKETA YUTAKA在其專利中提到利用離子交換膜電滲析法來制備脫鹽酸性硅溶膠。在制備過程中，電滲析器內會交替形成一個脫鹽室和一個濃縮室；用陰、陽離子交換膜將陽極和陰極分開，然後進行電滲析。脫鹽室中水溶液的溫度保持在5～20 ℃。

電解電滲析法是用酸中和硅酸鈉水溶液，經陳化後，再通過半透膜滲析鈉離子。該方法缺點是滲析所需時間太長，不適於工業化生產。

1.3．分散法

該法是利用機械將SiO2微粒分散在水中制備硅溶膠的物理方法。具體步驟如下：量取定量的去離子水加入到塑料杯中，將其固定於高速分散機上。開動高速分散機，將定量的氣相SiO2粉末連續加到杯中。SiO2 粉末加完後，補加定量的去離子水，調節高速分散速度，經過一定時間製得SiO2水分散液。將SiO2水分散液陳化過夜後，高速分散並加入添加劑，繼續高速分散數小時，用300目濾網過濾得到性能良好的硅溶膠。

傅朝春利用該方法制備的酸性硅溶膠能夠有效替代微生物用於人、禽畜糞便、垃圾處理，可祛除惡臭、制備高效有機肥料。其具體工藝是：將一定濃度的硫酸和 200 目以下的分散劑SiO2置於一個塑料容器內進行攪拌；用NaOH調節pH為2～4；採用金屬板做電極，聯結一整流電源，置於上述塑料容器中通電；施以100 V電壓，通電 450 mA的電流2～5 min；切斷整流電源後，攪拌一段時間，等反應物呈膠狀就停止攪拌。利用該方法製得的酸性硅溶膠中SiO2 的含量為25 %～35 %，粒徑為1～12 nm。

由於該方法所制的酸性硅溶膠是用作特殊用途的，因而沒有考慮某些雜質離子如Na+、SO42–等對其純度的影響，故該方法對於酸性硅溶膠的制備不具有普遍適應性。

1.4．單質硅熱氧化法

有研究表明，硅的熱氧化物的生長通常是在900～1200℃之間的石英管中進行，或是在乾燥氧氣條件下，或是在含有水蒸氣的濕氧條件下，或是讓乾燥的氧氣和氮氣通過接近沸騰的水所形成的蒸汽中。資料介紹，單質硅在濕氧或是水蒸汽氛圍中的氧化比乾燥氧氣中進行得快。熱氧化的總反應是：

Si + O2(gas) → SiO2 Si + 2H2O(gas) → SiO2 + 2H2(gas)

在乾燥的氧化過程中第一個反應佔主要地位，而在濕的氧化過程中第二個反應佔主要地位。

2．酸性硅溶膠的膠團結構及其穩定性研究

我國早在1958年就開始了硅溶膠的研製和生產，如南京大學配位化學研究所、蘭州化學工業公司化工研究院、青島海洋化工廠等都從事了相關的研究和開發，但品種和產量都與國外有很大差距，尤其是酸、鹼性硅溶膠的比例不合理，這樣的局面到20世紀80年代才有所改善。酸性硅溶膠處於亞穩狀態，在放置過程中會逐漸發生膠凝作用，穩定期一般為3～6個月，較鹼性硅溶膠的穩定期短。因此，如何提高酸性硅溶膠的穩定性就成為眾多研究者關心的問題。

2.1．酸性硅溶膠的膠團結構

酸性硅溶膠又稱硅酸水溶膠，是高分子SiO2微粒分散於水中的膠體溶液，無臭、無毒，分子式可表示為mSiO2·nH2O（式中：m，n很大，且m<<n），外觀為乳白色半透明液體。硅溶膠粒子的內部結構為硅氧烷鍵（-Si-O-Si），表面層由許多硅氧醇基（-SiOH）和羥基（-OH）所覆蓋。由於硅溶膠中SiO2顆粒表面含大量羥基，具有較大的反應活性，因此被廣泛用於紡織、橡膠、陶瓷、塗料、精密鑄造、耐火材料、造紙、石油化工、電子等行業。

膠團結構如圖1所示：當A+為Na+等金屬離子時，表示鹼性硅溶膠；當A+為H+時，表示酸性硅溶膠。在運動過程中，由膠核和吸附層組成的膠粒作為一個整體運動，這樣擴散層與周圍的電解質可以形成一種動態平衡來維持硅溶膠的穩定。

2.2 酸性硅溶膠穩定性的影響因素

2.2.1.pH對酸性硅溶膠穩定性的影響

硅溶膠的穩定性與pH之間的密切關系如圖2所示。從圖2可以看出，在低pH(<2.0)區域內，溶膠穩定性隨pH的升高略有上升；在中部pH(2<pH<4)區域內，酸性硅溶膠具有一個較為寬闊的亞穩定區域，為制備酸性硅溶膠的可能性提供現實依據；在pH接近5～6的區域范圍內時，硅溶膠的穩定性迅速下降。

王少明等認為pH與硅溶膠的穩定性有直接關系。經測定硅溶膠 pH 在2～10之間時，粒子的ξ電位為負值；pH 在2以下時，粒子的ξ電位為正值；pH=2 時為「0」電位；pH 在8.5～10范圍內，為穩定區；pH>10時，硅溶膠粒子溶解為硅酸鹽；pH 在4以下時為介穩區；pH=2 時，為最高介穩態。根據制備的高純硅溶膠的特點，調節硅溶膠的pH在2.5左右，可以保持溶膠處於高介穩態，在室溫下可存放2年而不凝膠。硅溶膠不穩定的主要表現之一就是發生凝膠化。

賈光耀等提到溶膠凝膠動力學可以人為控制。他們通過研究發現，硅溶膠的黏度、ξ電位以及凝膠化過程與pH有密切的關系，凝膠化過程發生在pH 為4～7之間。

2.2.2 電解質對酸性硅溶膠穩定性的影響

電解質對硅溶膠的穩定性也有一定的影響，且與pH有密切關系。因為鹽類放出離子，與硅溶膠的表面電荷結合，進入緊密層的反離子增加，使分散層變薄；當電解質濃度增加到一定程度時，分散層厚度為零，引起粒子的集合而凝膠化。凝膠化的程度與使用的電解質種類、濃度、溫度等因素有關。有資料報導,在pH<3.5時，電解質對硅溶膠的穩定性影響相對較小。

J. L. Trompette等提出當存在兩種不同的補償離子時，經濃縮的硅溶膠在pH為9.8時極易發生凝膠，並對凝膠動力學進行了研究。研究結果表明，離子特徵對聚合動力學和溶膠—凝膠轉化過程中凝膠顯微結構有顯著的影響。這歸因於不同電解質的影響下臨界凝結濃度不同。

而許念強等則認為，只有當SiO2粒子的粒徑相對較小時，硅溶膠的穩定性才受到電解質鹽濃度較大的影響，隨著SiO2粒徑增大，電解質鹽濃度對硅溶膠的穩定性影響減弱。當硅溶膠中的含鹽量降低到一定值時，電解質鹽濃度在一定程度上不會構成制備酸性硅溶膠的主要影響因素。

楊靖等在研究了催化劑的種類、反應溫度、反應時間、添加劑等因素對硅溶膠性能的影響時分析了電解質種類的影響效果：在[H+]相同的條件下，酸催化劑對溶膠粘度的影響為：

HF>HCl>HNO3>H2SO4>HAc ，對凝膠時間的影響為：HAc>H2SO4>HCl>HNO3>HF，幾種溶膠固含量的大小為：H2SO4>HNO3>HCl>HAc，制備 SiO2 膜用硅溶膠較適合採用鹽酸或硝酸作為催化劑。

2.2.3.粒徑對酸性硅溶膠的影響

粒徑是影響硅溶膠穩定的另一重要因素。硅溶膠粒子直徑在一定范圍內，粒徑越均勻、分布范圍越窄，穩定性越好。

許念強等在研究粒徑對酸性硅溶膠的影響時提到，一定濃度下的酸性硅溶膠穩定性與SiO2粒徑大小的關系呈現出一個斜「S」形，即在小粒徑下，硅溶膠的穩定性相對很低，而隨著粒徑的增加，硅溶膠的穩定性迅速增強，並且粒徑在10～20 nm內，硅溶膠穩定性近似與粒徑大小成正比。

有學者經試驗研究發現，將硅溶膠粒徑控制在10～15nm范圍內，既可簡化工藝過程，又可保持高純硅溶膠的穩定。

另外，SiO2粒子半徑的增加，將使其粒子表面羥基基團的反應活性降低，膠粒比表面積減小，膠粒吸附能降低，從而大顆粒對小顆粒的吸附作用力降低，也是大粒徑酸性硅溶膠相對於小粒徑硅溶膠具有較高穩定性的原因。

此外，Janne Puputti 等在制備硅溶膠時，用乙醇取代一部分水，使其穩定性增加 3 倍。Anna Schantz Zackrisson 等通過干擾法及時間分辨小角X射線散射對硅溶膠分散體系中的聚合和凝膠化過程進行了研究，分析了離子強度對凝膠臨界點的影響。

❾ 硅溶膠的基本信息

英文名稱：Silica solution
硅溶膠屬膠體溶液，無臭、無毒。硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由於硅溶膠中的SiO2含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為SiO2.nH2O。
硅溶膠的離子交換工藝為美國的NALCO公司在上世紀40年代開發，後由美國杜邦公司等在五，六十年代完善，目前為最成熟也是最為廣泛使用的工藝。該工藝對水玻璃、離子交換樹脂等材料以及操作工藝有一定的要求，而這些正是國產品的弱勢。相對來說，硅粉一步水解法的工藝比較簡單，目前在國內被廣泛使用。然而，用該法制備的硅溶膠通常顆粒大小在10-20納米左右，顆粒間的界面不清晰，形貌為非球形且無法控制，顆粒間的界面不清晰，故通常只是被大量使用在鑄造等行業，而在精密拋光，催化劑等許多要求更高的領域則無大建樹。 與國際知名硅溶膠品牌相比，目前國產硅溶膠的主要缺點為雜質含量高、顆粒大小無嚴格控制、顆粒比表面不受嚴格檢測、二氧化硅的濃度低、酸性或中性條件下穩定性差、使用周期短、或多或少帶點顏色、品種少等等。目前國際知名硅溶膠品牌有杜邦以及格雷斯的LUDOX系列。

❿ 求：硅溶膠生產方法。目前硅溶膠的主要生產工藝有哪些哪種生產的質量最好

咨詢記錄 · 回答於2021-04-29