硅膠技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用

[db:作者] / 2023-01-03 00:00

[技術(shù)指標(biāo)]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(yīng)用]由于硅膠為多孔性物質(zhì)，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(yōu)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(shù)的進步以及吸附技術(shù)在石化、化工、冶金工業(yè)、電子、航天、醫(yī)藥、食品及環(huán)保方面的不斷研究和開發(fā)，硅膠的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。

劉學(xué)剛等研究了硅膠對硝酸體系中Zr、Pu(IV)的靜態(tài)吸附和動態(tài)吸附行為。在1.0～4.0mol/L HNO3中，硅膠對Zr的靜態(tài)吸附容量(以干硅膠計)約為20mg/g，對Pu(IV)的吸附分配系數(shù)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(tài)吸附實驗結(jié)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(fù)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(tài)吸附容量(干硅膠)和分配系數(shù)(干硅膠)情況。

表4-28 硅膠對Zr的靜態(tài)吸附

范忠雷等利用氯丙基三氯硅烷與硅膠表面羥基反應(yīng)制備了烷基化硅膠(CPTCS硅膠)，所得產(chǎn)物與聚烯丙基胺(PAA-15)反應(yīng)合成了PAA硅膠復(fù)合材料。測定了PAA-硅膠復(fù)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(fù)合材料對Cu2+的吸附容量為0.85mmol/g；當(dāng)pH=4.0時，對Pb2+的吸附容量可達到0.53mmol/g。結(jié)果表明，PAA硅膠復(fù)合材料吸附性能優(yōu)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(jié)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(tài)的镎幾乎都不被硅膠吸附，在低酸和堿性條件下，三種價態(tài)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(shù)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(nèi)，改變氧化還原劑初始濃度，對三種價態(tài)的镎在硅膠上的吸附?jīng)]有明顯影響；⑤三種價態(tài)的镎的吸附規(guī)律基本上符合Langmuir吸附等溫線；⑥根據(jù)镎在硅膠上的表觀吸附熱及單分子層吸附的結(jié)論，初步判斷镎在硅膠上的吸附屬于化學(xué)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(xué)實驗，利用程序升溫脫附技術(shù)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(jié)果表明：與C型中孔硅膠相比，經(jīng)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(nèi)，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(jīng)CaCl2改性的硅膠上的脫附活化能要大于其在經(jīng)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(tài)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(jié)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(lián)，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(fù)合型吸附材料PEI/SiO2，并對其化學(xué)結(jié)構(gòu)進行了表征；采用靜態(tài)法研究了PEI/SiO2對鉻酸根的吸附性能及脫附性能。結(jié)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(chǎn)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(zhì)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(dǎo)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(fù)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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