离子交换法制备硅溶胶优缺点

❶ 精铸使用的硅溶胶,硅粉提炼法的好还是离子交换法的硅溶胶好

❷ 硅酸钠与酸会产生硅酸溶胶吗

离子交换一般用强酸型阳离子交换树脂与稀释后的水玻璃进行离子交换，以除去水玻璃中的钠离子和其他阳离子杂质制得聚硅酸溶液。再用阴离子交换树脂进行离子交换，除去溶液中的阴离子杂质，制得高纯的聚硅酸溶液。此时得到的聚硅酸溶液稳定性较差，溶液偏弱酸性，可用少量的NaOH或其他试剂作为稳定剂，将溶液的pH值调节在8.5-10.5的碱性范围内，该范围是制得溶胶溶液的稳定区域，必要时在低温(4-10℃)下保存。1．酸性硅溶胶的制备工艺1.1．离子交换法 该法是目前研究最多、技术最成熟的制备工艺。该种方法采用水玻璃为原料，通常可分为三个步骤：制备活性硅酸，制备碱性硅溶胶和阳离子交换。常用制备工艺如下：将市售水玻璃通过稀释并与阳离子交换树脂进行交换，得到活性硅酸；将硅酸用碱液处理至碱性；再将该碱性的硅酸溶液进行加热缩合反应并浓缩，制得碱性硅溶胶；最后将碱性硅溶胶经过阳离子树脂进行阳离子交换，同时加入适量的酸进行调节，得到相应酸值下的酸性硅溶胶。 早在1941年，美国人Bird在其专利发明中提到利用离子交换法制备酸性硅溶胶，即将水玻璃溶液经过氢型的阳离子交换柱，使水玻璃中的碱金属同氢发生交换，其产品是高纯度酸性硅溶胶，pH 为2.0～4.0。此后Albrecht和William L改进了Bird 制备酸性硅溶胶的工艺，提出采用混合树脂床来生产更适合使用的酸性硅溶胶。 上世纪80年代，多数硅溶胶生产厂家均沿袭离子交换法制备酸性硅溶胶。如国内的湖北美华日用化工厂从1985年7月就开始着手研制酸性硅溶胶，他们采用离子交换法用自产碱性硅溶胶制备出酸性硅溶胶，其具体工艺是：将所需碱性硅溶胶稀释、过滤后，向其中投入氢型阳离子交换树脂，边投入边搅拌，当pH到达2～3时，停止投入树脂，静置让其彻底交换。用上述方法制得的酸性硅溶胶中二氧化硅的含量为大于10 %，粒径为10～20 nm，pH达2～3，稳定期为3～6个月。 许念强等将制得的活性硅酸陈化24～48h后再制成碱性硅溶胶，然后与强酸型阳离子树脂得到酸性硅溶胶。他们分析了pH、二氧化硅粒径、电解质盐浓度对酸性硅溶胶稳定性的影响，强调要制备高浓度、高稳定性、低黏度的酸性硅溶胶，首先要提高二氧化硅颗粒的粒径。 离子交换法的优点是根据不同的工艺组合可合成不同性能的硅溶胶，缺点是起始原料水玻璃的浓度不能很高，致使后面浓缩过程时间长，能耗大，而且再生离子交换树脂时产生的大量废水需加以处理。1.2 电解电渗析法 该法制备硅溶胶是一种电化学方法。其原理是硅酸钠在水溶液中发生水解反应： Na2H2SiO4 + H2O→2Na+ + H3SiO4– + OH– 随着反应的进行，在电场的作用下槽内的离子会定向迁移，由离子交换膜滤出杂质离子；当阳极室内生成的硅酸浓度大于其溶解度时就会发生缩聚反应，生成硅溶胶。通过调节槽内pH即可得到相应的硅溶胶。该方法制备硅溶胶时，要注意控制电渗析反应的电流密度、温度等反应条件。 日本的OKETA YUTAKA在其专利中提到利用离子交换膜电渗析法来制备脱盐酸性硅溶胶。在制备过程中，电渗析器内会交替形成一个脱盐室和一个浓缩室；用阴、阳离子交换膜将阳极和阴极分开，然后进行电渗析。脱盐室中水溶液的温度保持在5～20 ℃。 电解电渗析法是用酸中和硅酸钠水溶液，经陈化后，再通过半透膜渗析钠离子。该方法缺点是渗析所需时间太长，不适于工业化生产。1.3．分散法 该法是利用机械将SiO2微粒分散在水中制备硅溶胶的物理方法。具体步骤如下：量取定量的去离子水加入到塑料杯中，将其固定于高速分散机上。开动高速分散机，将定量的气相SiO2粉末连续加到杯中。SiO2 粉末加完后，补加定量的去离子水，调节高速分散速度，经过一定时间制得SiO2水分散液。将SiO2水分散液陈化过夜后，高速分散并加入添加剂，继续高速分散数小时，用300目滤网过滤得到性能良好的硅溶胶。 傅朝春利用该方法制备的酸性硅溶胶能够有效替代微生物用于人、禽畜粪便、垃圾处理，可祛除恶臭、制备高效有机肥料。其具体工艺是：将一定浓度的硫酸和 200 目以下的分散剂SiO2置于一个塑料容器内进行搅拌；用NaOH调节pH为2～4；采用金属板做电极，联结一整流电源，置于上述塑料容器中通电；施以100 V电压，通电 450 mA的电流2～5 min；切断整流电源后，搅拌一段时间，等反应物呈胶状就停止搅拌。利用该方法制得的酸性硅溶胶中SiO2 的含量为25 %～35 %，粒径为1～12 nm。 由于该方法所制的酸性硅溶胶是用作特殊用途的，因而没有考虑某些杂质离子如Na+、SO42–等对其纯度的影响，故该方法对于酸性硅溶胶的制备不具有普遍适应性。1.4．单质硅热氧化法 有研究表明，硅的热氧化物的生长通常是在900～1200℃之间的石英管中进行，或是在干燥氧气条件下，或是在含有水蒸气的湿氧条件下，或是让干燥的氧气和氮气通过接近沸腾的水所形成的蒸汽中。资料介绍，单质硅在湿氧或是水蒸汽氛围中的氧化比干燥氧气中进行得快。热氧化的总反应是： Si + O2(gas) → SiO2 Si + 2H2O(gas) → SiO2 + 2H2(gas) 在干燥的氧化过程中第一个反应占主要地位，而在湿的氧化过程中第二个反应占主要地位。2．酸性硅溶胶的胶团结构及其稳定性研究 我国早在1958年就开始了硅溶胶的研制和生产，如南京大学配位化学研究所、兰州化学工业公司化工研究院、青岛海洋化工厂等都从事了相关的研究和开发，但品种和产量都与国外有很大差距，尤其是酸、碱性硅溶胶的比例不合理，这样的局面到20世纪80年代才有所改善。酸性硅溶胶处于亚稳状态，在放置过程中会逐渐发生胶凝作用，稳定期一般为3～6个月，较碱性硅溶胶的稳定期短。因此，如何提高酸性硅溶胶的稳定性就成为众多研究者关心的问题。2.1．酸性硅溶胶的胶团结构 酸性硅溶胶又称硅酸水溶胶，是高分子SiO2微粒分散于水中的胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为mSiO2·nH2O（式中：m，n很大，且m<<n），外观为乳白色半透明液体。硅溶胶粒子的内部结构为硅氧烷键（-Si-O-Si），表面层由许多硅氧醇基（-SiOH）和羟基（-OH）所覆盖。由于硅溶胶中SiO2颗粒表面含大量羟基，具有较大的反应活性，因此被广泛用于纺织、橡胶、陶瓷、涂料、精密铸造、耐火材料、造纸、石油化工、电子等行业。 胶团结构如图1所示：当A+为Na+等金属离子时，表示碱性硅溶胶；当A+为H+时，表示酸性硅溶胶。在运动过程中，由胶核和吸附层组成的胶粒作为一个整体运动，这样扩散层与周围的电解质可以形成一种动态平衡来维持硅溶胶的稳定。2.2 酸性硅溶胶稳定性的影响因素2.2.1.pH对酸性硅溶胶稳定性的影响 硅溶胶的稳定性与pH之间的密切关系如图2所示。从图2可以看出，在低pH(<2.0)区域内，溶胶稳定性随pH的升高略有上升；在中部pH(2<pH<4)区域内，酸性硅溶胶具有一个较为宽阔的亚稳定区域，为制备酸性硅溶胶的可能性提供现实依据；在pH接近5～6的区域范围内时，硅溶胶的稳定性迅速下降。 王少明等认为pH与硅溶胶的稳定性有直接关系。经测定硅溶胶 pH 在2～10之间时，粒子的ξ电位为负值；pH 在2以下时，粒子的ξ电位为正值；pH=2 时为“0”电位；pH 在8.5～10范围内，为稳定区；pH>10时，硅溶胶粒子溶解为硅酸盐；pH 在4以下时为介稳区；pH=2 时，为最高介稳态。根据制备的高纯硅溶胶的特点，调节硅溶胶的pH在2.5左右，可以保持溶胶处于高介稳态，在室温下可存放2年而不凝胶。硅溶胶不稳定的主要表现之一就是发生凝胶化。 贾光耀等提到溶胶凝胶动力学可以人为控制。他们通过研究发现，硅溶胶的黏度、ξ电位以及凝胶化过程与pH有密切的关系，凝胶化过程发生在pH 为4～7之间。2.2.2 电解质对酸性硅溶胶稳定性的影响 电解质对硅溶胶的稳定性也有一定的影响，且与pH有密切关系。因为盐类放出离子，与硅溶胶的表面电荷结合，进入紧密层的反离子增加，使分散层变薄；当电解质浓度增加到一定程度时，分散层厚度为零，引起粒子的集合而凝胶化。凝胶化的程度与使用的电解质种类、浓度、温度等因素有关。有资料报导,在pH<3.5时，电解质对硅溶胶的稳定性影响相对较小。 J. L. Trompette等提出当存在两种不同的补偿离子时，经浓缩的硅溶胶在pH为9.8时极易发生凝胶，并对凝胶动力学进行了研究。研究结果表明，离子特征对聚合动力学和溶胶—凝胶转化过程中凝胶显微结构有显著的影响。这归因于不同电解质的影响下临界凝结浓度不同。 而许念强等则认为，只有当SiO2粒子的粒径相对较小时，硅溶胶的稳定性才受到电解质盐浓度较大的影响，随着SiO2粒径增大，电解质盐浓度对硅溶胶的稳定性影响减弱。当硅溶胶中的含盐量降低到一定值时，电解质盐浓度在一定程度上不会构成制备酸性硅溶胶的主要影响因素。 杨靖等在研究了催化剂的种类、反应温度、反应时间、添加剂等因素对硅溶胶性能的影响时分析了电解质种类的影响效果：在[H+]相同的条件下，酸催化剂对溶胶粘度的影响为： HF>HCl>HNO3>H2SO4>HAc ，对凝胶时间的影响为：HAc>H2SO4>HCl>HNO3>HF，几种溶胶固含量的大小为：H2SO4>HNO3>HCl>HAc，制备 SiO2 膜用硅溶胶较适合采用盐酸或硝酸作为催化剂。2.2.3.粒径对酸性硅溶胶的影响 粒径是影响硅溶胶稳定的另一重要因素。硅溶胶粒子直径在一定范围内，粒径越均匀、分布范围越窄，稳定性越好。 许念强等在研究粒径对酸性硅溶胶的影响时提到，一定浓度下的酸性硅溶胶稳定性与SiO2粒径大小的关系呈现出一个斜“S”形，即在小粒径下，硅溶胶的稳定性相对很低，而随着粒径的增加，硅溶胶的稳定性迅速增强，并且粒径在10～20 nm内，硅溶胶稳定性近似与粒径大小成正比。 有学者经试验研究发现，将硅溶胶粒径控制在10～15nm范围内，既可简化工艺过程，又可保持高纯硅溶胶的稳定。 另外，SiO2粒子半径的增加，将使其粒子表面羟基基团的反应活性降低，胶粒比表面积减小，胶粒吸附能降低，从而大颗粒对小颗粒的吸附作用力降低，也是大粒径酸性硅溶胶相对于小粒径硅溶胶具有较高稳定性的原因。 此外，Janne Puputti 等在制备硅溶胶时，用乙醇取代一部分水，使其稳定性增加 3 倍。Anna Schantz Zackrisson 等通过干扰法及时间分辨小角X射线散射对硅溶胶分散体系中的聚合和凝胶化过程进行了研究，分析了离子强度对凝胶临界点的影响。

❸ 硅溶胶生产工艺

它是用硅灰石粉和硫酸反应，取过滤液在加压状态下加热，再减压蒸发即得硅溶胶。 专利主权项一种硅溶胶生产工艺的基本特征是用硅灰石粉（CaSiO↓[2]）和硫酸（H↓[2]SO↓[4]。共80页2、大粒径、高浓度稳定硅溶胶的制备新工艺供了一种具有一定生产应用价值和发展前途的大粒径、高浓度、稳定硅溶胶的制备新工艺。本研究对传统的“离子交换法”进行。13 CN87105094.3 硅溶胶涂料复合制壳工艺 14 CN89101368.7 稳定性硅溶胶及其制造方法 15 CN89105318.2 硅溶胶生产工艺 16 CN90109033.6 硅溶胶，。产品名称：出品单位： 大连斯诺化学新材料科学技术有限公司| 产品概况 | 硅溶胶生产工艺技术—可转让目前国内制备硅溶胶的方法主要有五种：离子交换法、酸中和法、电渗析。硅溶胶首先由英国人研制出来，最早是通过水玻璃交换制得。通过近百年的发展，硅溶胶的生产工艺十分成熟，特别是到了上世界五十年代，硅溶胶由单一的水玻璃法，变成水玻璃。李国良 诚信通.个人 第1年查看联系方式 硅溶胶生产工艺技术配方技术 查看详情 停网上书店[北京一帆书店]在线销售图书《硅溶胶生产工艺技术》,图书价格:280.00;图书品相:十品;孔夫子旧书网汇集全国各地近5000家书店、展示多达近2000万种图书书籍，。大粒径、低粘度硅溶胶的制造方法12. 一种加氧化剂酸性硅溶胶抛光液的配制方法13. 硅溶胶涂料复合制壳工艺14. 稳定性硅溶胶及其制造方法15. 硅溶胶生产工艺16. 硅溶胶。

❹ 反渗透分离法和离子交换分离法各有什么优缺点

反渗透优点复：过滤精度高，可去除制大於0.0001微米的离子，通过半透膜的作用，简单的说就是，通过反渗透膜後，只允许水通过，其他的盐离子，微生物等等统统被截留。得到的水质较好。基本上不需要使用什么化料（可能有些需要添加阻垢剂或做清洗），纯物理法过滤，缺点就是能耗高，设备一次性投资大，使用若干年後换膜的费用也是一笔大支出。
离子交换的优点是可以选择性除去阳离子或阴离子，或者选择同时除去阳离子和阴离子，设备投资小。更换树脂的费用也稍低，缺点就是需要经常做树脂的再生，化料使用量大，同时带来再生废水的处理问题

❺ 离子交换法的缺点

1.会产生过量的再生废液；
2.周期较长；
3.耗盐量大；
4.有机物的存在会污染离子交换回树脂；答
5.排出大量含盐废水易引起管道腐蚀。
此外，对于溶液中存在多种离子时，需要针对不同的目的离子选用不同的树脂，普遍适用性差。

❻ 硅溶胶的制作方法

(1) 制取硅溶胶的方法有5种：（1）用硅酸乙脂水解法；（2）用硅酸钠（水玻璃）溶液进行电解、渗析和电渗析法制取；（3）用气体氟处理硅酸钠法制取；（4）用硅酸钠与乙二醛和盐酸水溶液互相作用法制取；（5）用硅酸钠溶液进行离子交换法制取。但广泛采用的是用离子交换法从硅酸钠溶液中脱除Na+和C1－而制得

碱性钠型 酸性无稳定剂型 典型数值
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
氧化钠（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
平均粒径，nm 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 10-20 11 10

❼ 溶胶的制备，净化与性质中，制得的溶胶为什么要净化

你好，我正好有这方面的资料就和你分享下了。 目前硅溶胶的主要生产方法有：溶解法、离子交换法、胶溶法、分散法等。 1、硅溶解法：采用无机或有机碱作催化剂，以单质硅与纯水反应来制备硅溶胶的方法称为硅溶解法。该法的优点是硅溶胶成品中杂质...
自来水出厂之前进过一系列的消毒，其中有个步骤是用氯气消毒，部分氯气和水反应，生成次氯酸，盐酸，导致水中有极多的氢离子和氢氧根离子（电离，盐酸酸性较强你知道的）！！ 胶体遇到到离子，就会沉降下来~~~ 所以，自来水不能用了配制胶体，要...
不行，自来水里本来就含有很多化学物质，消毒物质，如氯气，也有其形成的离子。会有很多可以中和胶粒上的电荷，使胶体聚沉。
溶胶是高度分散的多相系统，具有较高的表面能，是热力学不稳定系统，因此溶胶粒子有自动聚结变大的趋势。但事实上很多溶胶可以在相当长的时间内稳定存在而不聚结。经研究得知，这与溶胶粒子带有电荷密切相关。也就是说，粒子带电是溶胶相对稳定...
因为溶胶的固有性质决定了，它的稳定性不是长效的，有可能因为一些溶液环境改变，或者外部环境改变而导致分散系崩坏。所以加稳定价，均衡电荷以及一些胶体粒子之间的作用，是的分散系更加稳定。
定义 胶体（英语：Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散，另一种连续。分散的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1nm—100nm之间的分散系；胶体是一种分...

❽ 酸中和法制备硅溶胶，用硫酸加硅酸钠中和，用乙醇洗去钠离子，中和过程的最适温度是多少啊， 在线等，急求

离子交换一般用强酸型阳离子交换树脂与稀释后的水玻璃进行离子交换，以除去水玻璃中的钠离子和其他阳离子杂质制得聚硅酸溶液。再用阴离子交换树脂进行离子交换，除去溶液中的阴离子杂质，制得高纯的聚硅酸溶液。此时得到的聚硅酸溶液稳定性较差，溶液偏弱酸性，可用少量的NaOH或其他试剂作为稳定剂，将溶液的pH值调节在8.5-10.5的碱性范围内，该范围是制得溶胶溶液的稳定区域，必要时在低温(4-10℃)下保存。

1．酸性硅溶胶的制备工艺

1.1．离子交换法

该法是目前研究最多、技术最成熟的制备工艺。该种方法采用水玻璃为原料，通常可分为三个步骤：制备活性硅酸，制备碱性硅溶胶和阳离子交换。常用制备工艺如下：将市售水玻璃通过稀释并与阳离子交换树脂进行交换，得到活性硅酸；将硅酸用碱液处理至碱性；再将该碱性的硅酸溶液进行加热缩合反应并浓缩，制得碱性硅溶胶；最后将碱性硅溶胶经过阳离子树脂进行阳离子交换，同时加入适量的酸进行调节，得到相应酸值下的酸性硅溶胶。

早在1941年，美国人Bird在其专利发明中提到利用离子交换法制备酸性硅溶胶，即将水玻璃溶液经过氢型的阳离子交换柱，使水玻璃中的碱金属同氢发生交换，其产品是高纯度酸性硅溶胶，pH 为2.0～4.0。此后Albrecht和William L改进了Bird 制备酸性硅溶胶的工艺，提出采用混合树脂床来生产更适合使用的酸性硅溶胶。

上世纪80年代，多数硅溶胶生产厂家均沿袭离子交换法制备酸性硅溶胶。如国内的湖北美华日用化工厂从1985年7月就开始着手研制酸性硅溶胶，他们采用离子交换法用自产碱性硅溶胶制备出酸性硅溶胶，其具体工艺是：将所需碱性硅溶胶稀释、过滤后，向其中投入氢型阳离子交换树脂，边投入边搅拌，当pH到达2～3时，停止投入树脂，静置让其彻底交换。用上述方法制得的酸性硅溶胶中二氧化硅的含量为大于10 %，粒径为10～20 nm，pH达2～3，稳定期为3～6个月。

许念强等将制得的活性硅酸陈化24～48h后再制成碱性硅溶胶，然后与强酸型阳离子树脂得到酸性硅溶胶。他们分析了pH、二氧化硅粒径、电解质盐浓度对酸性硅溶胶稳定性的影响，强调要制备高浓度、高稳定性、低黏度的酸性硅溶胶，首先要提高二氧化硅颗粒的粒径。

离子交换法的优点是根据不同的工艺组合可合成不同性能的硅溶胶，缺点是起始原料水玻璃的浓度不能很高，致使后面浓缩过程时间长，能耗大，而且再生离子交换树脂时产生的大量废水需加以处理。

1.2 电解电渗析法

该法制备硅溶胶是一种电化学方法。其原理是硅酸钠在水溶液中发生水解反应：

Na2H2SiO4 + H2O→2Na+ + H3SiO4– + OH–

随着反应的进行，在电场的作用下槽内的离子会定向迁移，由离子交换膜滤出杂质离子；当阳极室内生成的硅酸浓度大于其溶解度时就会发生缩聚反应，生成硅溶胶。通过调节槽内pH即可得到相应的硅溶胶。该方法制备硅溶胶时，要注意控制电渗析反应的电流密度、温度等反应条件。

日本的OKETA YUTAKA在其专利中提到利用离子交换膜电渗析法来制备脱盐酸性硅溶胶。在制备过程中，电渗析器内会交替形成一个脱盐室和一个浓缩室；用阴、阳离子交换膜将阳极和阴极分开，然后进行电渗析。脱盐室中水溶液的温度保持在5～20 ℃。

电解电渗析法是用酸中和硅酸钠水溶液，经陈化后，再通过半透膜渗析钠离子。该方法缺点是渗析所需时间太长，不适于工业化生产。

1.3．分散法

该法是利用机械将SiO2微粒分散在水中制备硅溶胶的物理方法。具体步骤如下：量取定量的去离子水加入到塑料杯中，将其固定于高速分散机上。开动高速分散机，将定量的气相SiO2粉末连续加到杯中。SiO2 粉末加完后，补加定量的去离子水，调节高速分散速度，经过一定时间制得SiO2水分散液。将SiO2水分散液陈化过夜后，高速分散并加入添加剂，继续高速分散数小时，用300目滤网过滤得到性能良好的硅溶胶。

傅朝春利用该方法制备的酸性硅溶胶能够有效替代微生物用于人、禽畜粪便、垃圾处理，可祛除恶臭、制备高效有机肥料。其具体工艺是：将一定浓度的硫酸和 200 目以下的分散剂SiO2置于一个塑料容器内进行搅拌；用NaOH调节pH为2～4；采用金属板做电极，联结一整流电源，置于上述塑料容器中通电；施以100 V电压，通电 450 mA的电流2～5 min；切断整流电源后，搅拌一段时间，等反应物呈胶状就停止搅拌。利用该方法制得的酸性硅溶胶中SiO2 的含量为25 %～35 %，粒径为1～12 nm。

由于该方法所制的酸性硅溶胶是用作特殊用途的，因而没有考虑某些杂质离子如Na+、SO42–等对其纯度的影响，故该方法对于酸性硅溶胶的制备不具有普遍适应性。

1.4．单质硅热氧化法

有研究表明，硅的热氧化物的生长通常是在900～1200℃之间的石英管中进行，或是在干燥氧气条件下，或是在含有水蒸气的湿氧条件下，或是让干燥的氧气和氮气通过接近沸腾的水所形成的蒸汽中。资料介绍，单质硅在湿氧或是水蒸汽氛围中的氧化比干燥氧气中进行得快。热氧化的总反应是：

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

在干燥的氧化过程中第一个反应占主要地位，而在湿的氧化过程中第二个反应占主要地位。

2．酸性硅溶胶的胶团结构及其稳定性研究

我国早在1958年就开始了硅溶胶的研制和生产，如南京大学配位化学研究所、兰州化学工业公司化工研究院、青岛海洋化工厂等都从事了相关的研究和开发，但品种和产量都与国外有很大差距，尤其是酸、碱性硅溶胶的比例不合理，这样的局面到20世纪80年代才有所改善。酸性硅溶胶处于亚稳状态，在放置过程中会逐渐发生胶凝作用，稳定期一般为3～6个月，较碱性硅溶胶的稳定期短。因此，如何提高酸性硅溶胶的稳定性就成为众多研究者关心的问题。

2.1．酸性硅溶胶的胶团结构

酸性硅溶胶又称硅酸水溶胶，是高分子SiO2微粒分散于水中的胶体溶液，无臭、无毒，分子式可表示为mSiO2·nH2O（式中：m，n很大，且m<<n），外观为乳白色半透明液体。硅溶胶粒子的内部结构为硅氧烷键（-Si-O-Si），表面层由许多硅氧醇基（-SiOH）和羟基（-OH）所覆盖。由于硅溶胶中SiO2颗粒表面含大量羟基，具有较大的反应活性，因此被广泛用于纺织、橡胶、陶瓷、涂料、精密铸造、耐火材料、造纸、石油化工、电子等行业。

胶团结构如图1所示：当A+为Na+等金属离子时，表示碱性硅溶胶；当A+为H+时，表示酸性硅溶胶。在运动过程中，由胶核和吸附层组成的胶粒作为一个整体运动，这样扩散层与周围的电解质可以形成一种动态平衡来维持硅溶胶的稳定。

2.2 酸性硅溶胶稳定性的影响因素

2.2.1.pH对酸性硅溶胶稳定性的影响

硅溶胶的稳定性与pH之间的密切关系如图2所示。从图2可以看出，在低pH(<2.0)区域内，溶胶稳定性随pH的升高略有上升；在中部pH(2<pH<4)区域内，酸性硅溶胶具有一个较为宽阔的亚稳定区域，为制备酸性硅溶胶的可能性提供现实依据；在pH接近5～6的区域范围内时，硅溶胶的稳定性迅速下降。

王少明等认为pH与硅溶胶的稳定性有直接关系。经测定硅溶胶 pH 在2～10之间时，粒子的ξ电位为负值；pH 在2以下时，粒子的ξ电位为正值；pH=2 时为“0”电位；pH 在8.5～10范围内，为稳定区；pH>10时，硅溶胶粒子溶解为硅酸盐；pH 在4以下时为介稳区；pH=2 时，为最高介稳态。根据制备的高纯硅溶胶的特点，调节硅溶胶的pH在2.5左右，可以保持溶胶处于高介稳态，在室温下可存放2年而不凝胶。硅溶胶不稳定的主要表现之一就是发生凝胶化。

贾光耀等提到溶胶凝胶动力学可以人为控制。他们通过研究发现，硅溶胶的黏度、ξ电位以及凝胶化过程与pH有密切的关系，凝胶化过程发生在pH 为4～7之间。

2.2.2 电解质对酸性硅溶胶稳定性的影响

电解质对硅溶胶的稳定性也有一定的影响，且与pH有密切关系。因为盐类放出离子，与硅溶胶的表面电荷结合，进入紧密层的反离子增加，使分散层变薄；当电解质浓度增加到一定程度时，分散层厚度为零，引起粒子的集合而凝胶化。凝胶化的程度与使用的电解质种类、浓度、温度等因素有关。有资料报导,在pH<3.5时，电解质对硅溶胶的稳定性影响相对较小。

J. L. Trompette等提出当存在两种不同的补偿离子时，经浓缩的硅溶胶在pH为9.8时极易发生凝胶，并对凝胶动力学进行了研究。研究结果表明，离子特征对聚合动力学和溶胶—凝胶转化过程中凝胶显微结构有显著的影响。这归因于不同电解质的影响下临界凝结浓度不同。

而许念强等则认为，只有当SiO2粒子的粒径相对较小时，硅溶胶的稳定性才受到电解质盐浓度较大的影响，随着SiO2粒径增大，电解质盐浓度对硅溶胶的稳定性影响减弱。当硅溶胶中的含盐量降低到一定值时，电解质盐浓度在一定程度上不会构成制备酸性硅溶胶的主要影响因素。

杨靖等在研究了催化剂的种类、反应温度、反应时间、添加剂等因素对硅溶胶性能的影响时分析了电解质种类的影响效果：在[H+]相同的条件下，酸催化剂对溶胶粘度的影响为：

HF>HCl>HNO3>H2SO4>HAc ，对凝胶时间的影响为：HAc>H2SO4>HCl>HNO3>HF，几种溶胶固含量的大小为：H2SO4>HNO3>HCl>HAc，制备 SiO2 膜用硅溶胶较适合采用盐酸或硝酸作为催化剂。

2.2.3.粒径对酸性硅溶胶的影响

粒径是影响硅溶胶稳定的另一重要因素。硅溶胶粒子直径在一定范围内，粒径越均匀、分布范围越窄，稳定性越好。

许念强等在研究粒径对酸性硅溶胶的影响时提到，一定浓度下的酸性硅溶胶稳定性与SiO2粒径大小的关系呈现出一个斜“S”形，即在小粒径下，硅溶胶的稳定性相对很低，而随着粒径的增加，硅溶胶的稳定性迅速增强，并且粒径在10～20 nm内，硅溶胶稳定性近似与粒径大小成正比。

有学者经试验研究发现，将硅溶胶粒径控制在10～15nm范围内，既可简化工艺过程，又可保持高纯硅溶胶的稳定。

另外，SiO2粒子半径的增加，将使其粒子表面羟基基团的反应活性降低，胶粒比表面积减小，胶粒吸附能降低，从而大颗粒对小颗粒的吸附作用力降低，也是大粒径酸性硅溶胶相对于小粒径硅溶胶具有较高稳定性的原因。

此外，Janne Puputti 等在制备硅溶胶时，用乙醇取代一部分水，使其稳定性增加 3 倍。Anna Schantz Zackrisson 等通过干扰法及时间分辨小角X射线散射对硅溶胶分散体系中的聚合和凝胶化过程进行了研究，分析了离子强度对凝胶临界点的影响。

❾ 硅溶胶的基本信息

英文名称：Silica solution
硅溶胶属胶体溶液，无臭、无毒。硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO2含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO2.nH2O。
硅溶胶的离子交换工艺为美国的NALCO公司在上世纪40年代开发，后由美国杜邦公司等在五，六十年代完善，目前为最成熟也是最为广泛使用的工艺。该工艺对水玻璃、离子交换树脂等材料以及操作工艺有一定的要求，而这些正是国产品的弱势。相对来说，硅粉一步水解法的工艺比较简单，目前在国内被广泛使用。然而，用该法制备的硅溶胶通常颗粒大小在10-20纳米左右，颗粒间的界面不清晰，形貌为非球形且无法控制，颗粒间的界面不清晰，故通常只是被大量使用在铸造等行业，而在精密抛光，催化剂等许多要求更高的领域则无大建树。 与国际知名硅溶胶品牌相比，目前国产硅溶胶的主要缺点为杂质含量高、颗粒大小无严格控制、颗粒比表面不受严格检测、二氧化硅的浓度低、酸性或中性条件下稳定性差、使用周期短、或多或少带点颜色、品种少等等。目前国际知名硅溶胶品牌有杜邦以及格雷斯的LUDOX系列。

❿ 求：硅溶胶生产方法。目前硅溶胶的主要生产工艺有哪些哪种生产的质量最好

咨询记录 · 回答于2021-04-29