硅膠技術指標和應用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[技術指標]HG/T 2765.1-2005 A型硅膠(細孔硅膠)

HG/T 2765.2-2005C型硅膠(粗孔硅膠)

[應用]由于硅膠為多孔性物質，具有較大的比表面，而且表面的羥基具有一定程度的極性，故而能優先吸附極性分子，如硅膠常用作脫水吸附劑、芳烴吸附劑等。近年來，隨著硅膠制備技術的進步以及吸附技術在石化、化工、冶金工業、電子、航天、醫藥、食品及環保方面的不斷研究和開發，硅膠的應用范圍也越來越廣泛。

劉學剛等研究了硅膠對硝酸體系中Zr、Pu(IV)的靜態吸附和動態吸附行為。在1.0～4.0mol/L HNO3中，硅膠對Zr的靜態吸附容量(以干硅膠計)約為20mg/g，對Pu(IV)的吸附分配系數為0.7～1.4mL/g。隨著料液酸度的降低，硅膠對Zr、Pu的吸附增加。動態吸附實驗結果表明，進料酸度為2.0mol/L HNO3時，硅膠吸附柱的工作容量約為3.5倍柱體積。使用2mol/L HNO3淋洗液可將吸附Zr、Pu后的硅膠柱中的部分Zr、Pu洗脫，但洗脫不完全。用2倍柱體積的0.2mol/L H2C2O4可將硅膠吸附的Zr、Pu解吸下來。硅膠柱用0.2mol/L H2C2O4解吸后復用6次，Zr的穿透曲線位置相同。

表4-28 是不同硝酸濃度下，硅膠吸附Zr的靜態吸附容量(干硅膠)和分配系數(干硅膠)情況。

表4-28 硅膠對Zr的靜態吸附

范忠雷等利用氯丙基三氯硅烷與硅膠表面羥基反應制備了烷基化硅膠(CPTCS硅膠)，所得產物與聚烯丙基胺(PAA-15)反應合成了PAA硅膠復合材料。測定了PAA-硅膠復合材料的FT-IR光譜、氨基含量和潤濕角，考察了溶液pH值、吸附時間和吸附溫度對其吸附性能的影響，得到在25℃、pH=3.5條件下，復合材料對Cu2+的吸附容量為0.85mmol/g；當pH=4.0時，對Pb2+的吸附容量可達到0.53mmol/g。結果表明，PAA硅膠復合材料吸附性能優良，是一種良好的吸附材料。

崔玉國等研究了硝酸溶液中Np(IV)、Np(V)和Np(VI)在硅膠上的吸附行為，得到以下結論：①在硝酸溶液中，Np(IV)在硅膠上吸附4h，Np(V)、Np(V)吸附2h達到平衡；②在較高酸度條件下，三種價態的镎幾乎都不被硅膠吸附，在低酸和堿性條件下，三種價態的镎在硅膠上都有不同程度的吸附，Np(IV)被吸附的程度大于Np(V)和Np(V)；③在低酸和堿性條件下，溫度對镎在硅膠上的吸附有不同程度的影響，分配系數隨著溫度的升高而增加，說明镎在硅膠上的吸附是一個吸熱過程；④實驗范圍內，改變氧化還原劑初始濃度，對三種價態的镎在硅膠上的吸附沒有明顯影響；⑤三種價態的镎的吸附規律基本上符合Langmuir吸附等溫線；⑥根據镎在硅膠上的表觀吸附熱及單分子層吸附的結論，初步判斷镎在硅膠上的吸附屬于化學吸附。

李鑫等使用不同的金屬鹽溶液對中孔硅膠進行改性，并采用間歇式吸附方法研究了水蒸氣在硅膠上的吸附動力學實驗，利用程序升溫脫附技術測定了水在改性硅膠上的程序升溫脫附(TPD)曲線并估算了水的脫附活化能，討論了表面改性對硅膠吸濕性能以及水的脫附活化能的影響。實驗結果表明：與C型中孔硅膠相比，經CaCl2或LiCl改性的中孔硅膠，孔容變小而平均孔徑變大，在相對濕度小于80%的范圍內，其吸濕性能明顯增加，水的脫附活化能也增大；由于Ca2+的極化勢大于Li+的極化勢，水分子在經CaCl2改性的硅膠上的脫附活化能要大于其在經LiCl改性硅膠上的脫附活化能。

陳毅華等為了解PAA硅膠對重金屬的吸附能力，對其靜態吸附性能進行了測定，包括pH對吸附性能的影響、吸附平衡、重金屬離子濃度對吸附性能的影響和溫度對吸附性能的影響等實驗。實驗結果表明：PAA-硅膠使吸附達到最佳的pH值分別為：Cu2+為4.0，Zn2+為5.0，Ni2+為5.5，Co2+為5.0，Pb2+為4.0；在適合的pH值條件下，PAA-硅膠對重金屬具有良好的選擇吸附性能，適用于含重金屬水體的處理，對水中微量重金屬的去除效率較高；溫度升高有利于吸附。

表4-29是在最佳pH值條件下，不同溫度下PAA-硅膠對5種重金屬離子的平衡吸附容量，吸附條件為：V=50mL；m=0.5000g。各種離子的初始濃度分別為：Cu2+為0.02342mol/L；Zn2+為0.02101mol/L；Pb2+為0.02048mol/L；Co2+為0.02333mol/L；Ni2+為0.02071mol/L。

李延斌等通過γ-氯丙基三甲氧基硅烷的偶聯，將聚乙烯亞胺(PEI)偶合接枝在硅膠微粒表面，制得對鉻酸根有強吸附作用的復合型吸附材料PEI/SiO2，并對其化學結構進行了表征；采用靜態法研究了PEI/SiO2對鉻酸根的吸附性能及脫附性能。結果表明，憑借強烈的靜電相互作用，硅膠表面的聚胺大分子PEI對鉻酸根陰離子可產生很強的吸附作用，飽和吸附量可達0.07g/g(pH=6)；等溫吸附滿足Langmuir吸附等溫方程；介質的pH值對吸附作用有很大的影響，pH值越小，吸附容量越大；升高溫度吸附量減小，表明靜電相互作用導致的吸附作用為一放熱過程。以NaOH水溶液為洗脫液，吸附在PEI/SiO2表面的鉻酸根陰離子很容易被解吸脫附，便于PEI/SiO2的重復使用。

表4-29 不同溫度下PAA-硅膠對金屬離子的平衡吸附容量

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