Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к содержащему кремнезем составу, в частности к содержащему кремнезем составу, включающему в себя серу.
Уровень техники
Содержащие кремнезем материалы находят повсеместное применение. В частности, в разнообразных процессах производства потребительских или промышленных изделий используют содержащие кремнезем материалы различного назначения. Так, например, содержащие кремнезем материалы могут использоваться в качестве наполнителей в покрытиях (например, красках) и полимерных композитах, в качестве носителей для катализаторов, осветлителей для пива, вина или сока. В различных отраслях промышленности существует потребность в новых и улучшенных содержащих кремнезем материалах, которые обладали бы более высокими характеристиками и были бы более удобными в использовании.
Раскрытие изобретения
А. Составы
В настоящем изобретении предлагается состав, содержащий вещество, имеющее эмпирическую формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
В настоящем изобретении предлагается также состав, содержащий вещество, имеющее формулу (SiO2)15·Cu1S5.
Б. Продукт по способу его получения
В настоящем изобретении предлагается также продукт, получаемый путем фильтрования материала на водной основе из состава, содержащего вещество, имеющее формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, молярное отношение a/z составляет от 1 до 5, а это вещество составляет от 3% до 15% по массе в водной суспензии.
В настоящем изобретении предлагается также продукт, получаемый путем сушки при температуре в диапазоне от 100°C до 350°C состава, содержащего вещество, имеющее формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
В. Способы получения
Предлагается способ получения кремнеземного продукта (состава), включающий в себя: (а) подготовку содержащего кремнезем предшественника в виде раствора, имеющего pH не более 7; (b) в случае необходимости легирование содержащего кремнезем предшественника одним или несколькими соединениями металла, причем легирование проводят, когда раствор имеет pH не более 7; (с) повышение pH в растворе до значения более 7; (d) добавление к раствору требуемого количества соли, чтобы проводимость раствора составляла не менее 4 мСм, причем указанное добавление к раствору производят до повышения pH, во время повышения pH или после повышения pH на стадии (1с); (е) в случае необходимости фильтрование и сушку содержащего кремнезем предшественника; и (f) в случае необходимости взаимодействие высушенного на стадии (е) продукта с функциональной группой, причем получаемый высушенный функционализованный продукт представляет собой, по меньшей мере, один из следующих продуктов: функционализованный легированный оксидом металла кремнеземный продукт и функционализованный легированный сульфидом металла кремнеземный продукт.
В настоящем изобретении предлагается также способ получения кремнеземного продукта (состава), включающий в себя: (а) подготовку содержащего кремнезем предшественника в виде раствора, имеющего pH более 7; (b) понижение pH раствора до значения не более 7; (с) в случае необходимости легирование содержащего кремнезем предшественника одним или несколькими соединениями металла, причем легирование проводят, когда раствор имеет pH не более 7; (d) повышение pH раствора до значения более 7; (е) добавление к раствору требуемого количества соли, чтобы проводимость раствора составляла не менее 4 мСм, причем указанное добавление к раствору производят до повышения pH, во время повышения pH или после повышения pH на стадии (2d); (f) в случае необходимости фильтрование и сушку содержащего кремнезем предшественника; и (g) в случае необходимости взаимодействие высушенного на стадии (f) продукта с функциональной группой, причем получаемый высушенный функционализованный продукт представляет собой, по меньшей мере, один из следующих продуктов: функционализованный легированный оксидом металла кремнеземный продукт и функционализованный легированный сульфидом металла кремнеземный продукт.
Осуществление изобретения
Любые патенты и опубликованные патентные заявки, упомянутые в этой заявке, включены в нее посредством ссылки.
Как указано выше, в настоящем изобретении предлагается состав, включающий в себя серосодержащее вещество, в частности вещество, имеющее эмпирическую формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
Это вещество может быть представлено в разных формах и может содержаться в разной пропорции к другим компонентам составов. Кроме того, вещества, охватываемые этим изобретением, могут содержаться во множестве разных продуктов. Например, следующие варианты осуществления этого вещества могут использоваться в том виде, как они есть, могут подвергаться химической и/или физической модификации, а также входить в состав других продуктов, например потребительских или промышленных изделий.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения состав содержит вещество, имеющее формулу (SiO2)15Cu1S5.
В другом варианте осуществления это вещество представляет собой водную суспензию, содержащую от 3% до 15% по массе этого вещества.
В другом варианте осуществления это вещество представляет собой влажный осадок, содержащий от 15% до 40% по массе этого вещества.
В другом варианте осуществления это вещество представляет собой порошок, содержащий от 4 0% до 99% по массе этого вещества.
В другом варианте осуществления это вещество содержит частицы, имеющие размер в диапазоне от 5 мкм до 200 мкм, и содержит агрегированные наночастицы, имеющие размер в диапазоне от 3 нм до 500 нм.
В другом варианте осуществления это вещество имеет удельную площадь поверхности в диапазоне от 30 м2/г до 800 м2/г.
В другом варианте осуществления это вещество имеет удельный объем пор в диапазоне от 0,3 см3/г до 2,0 см3/г.
В другом варианте осуществления продукт получают путем фильтрования материала на водной основе из состава, содержащего вещество, имеющее формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, молярное отношение a/z составляет от 1 до 5, а это соединение представляет собой водную суспензию, содержащую от 3% до 15% по массе этого вещества.
Еще в одном варианте осуществления продукт получают путем сушки при температуре от 100°C до 350°C состава, содержащего вещество, имеющее формулу (SiO2)x(OH)yMzSaF, где М представляет собой катион, по меньшей мере, одного из следующих металлов или металлоидов: бор, магний, алюминий, кальций, титан, ванадий, марганец, железо, кобальт, никель, медь, цинк, цирконий, молибден, палладий, серебро, кадмий, олово, платина, золото и висмут, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды, F присутствует в случае необходимости и представляет собой, по меньшей мере, одно из следующих соединений: функционализованный органосилан, серосодержащий органосилан, аминосодержащий органосилан и алкилсодержащий органосилан с покрытием поверхности от 0,01% до 100%, и где молярное отношение y/x составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
Эти вещества возможно изготавливать разными способами, например так, как раскрыто в заявке на патент США №2007023124 7, которая включена в это описание посредством ссылки.
Как указано выше, содержащие кремнезем продукты, охватываемые этим изобретением, возможно изготавливать следующими способами.
По одной методологии исходным материалом является кислота.
В одном варианте осуществления способ получения кремнеземного продукта включает следующие стадии: (а) подготовку содержащего кремнезем предшественника в виде раствора, имеющего pH не более 7; (b) в случае необходимости легирование содержащего кремнезем предшественника одним или несколькими соединениями металла, причем легирование проводят, когда раствор имеет pH не более 7; (с) повышение pH раствора до значения более 7; (d) добавление к раствору требуемого количества соли, чтобы проводимость раствора составляла не менее 4 мСм, причем указанное добавление к раствору производят до повышения pH, во время повышения pH или после повышения pH на стадии (1с); (е) в случае необходимости фильтрование и сушку содержащего кремнезем предшественника; и (f) в случае необходимости взаимодействие высушенного на стадии (е) продукта с функциональной группой, причем получаемый функционализованный высушенный продукт представляет собой, по меньшей мере, один из следующих продуктов: функционализованный легированный оксидом металла кремнеземный продукт и функционализованный легированный сульфидом металла кремнеземный продукт.
В другом варианте осуществления функциональная группа на стадии (f) представляет собой органосилан.
В другом варианте осуществления содержащий кремнезем предшественник выбран из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: кремниевая кислота, коллоидный кремнезем, тетраэтилортосиликат и высокодисперсный пирогенный кремнезем.
В другом варианте осуществления содержащий кремнезем предшественник имеет на стадии (1а) pH в диапазоне от 3 до 4.
В другом варианте осуществления в содержащем кремнезем предшественнике повышают рН до значения более 7 путем смешивания или обработки молекул этого содержащего кремнезем предшественника щелочным раствором при скорости сдвига от 6 м/с до 23 м/с, измеренной по окружной скорости (лопасти).
В другом варианте осуществления способ получения кремнеземного продукта также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в смесительном устройстве. Пример подобного смесительного устройства описан в патенте США №7550060 «Способ и устройство для загрузки химических веществ в технологический поток». Этот патент включен в данное описание посредством ссылки. В одном варианте осуществления смесительное устройство содержит первую трубу, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий; вторую трубу, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий, причем первая труба прикреплена ко второй трубе и проходит в поперечном направлении к ней, смесительную камеру, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий, причем вторая труба прикреплена к смесительной камере, выходные отверстия первой трубы и выходные отверстия второй трубы имеют сообщение со смесительной камерой; и переходной патрубок, который имеет сообщение с выходным отверстием смесительной камеры и прикреплен к смесительной камере. Далее смесительная камера может быть присоединена или иметь сообщение со сборником (например, трубой), в который поступает или по которому движется смешанный продукт. В другом варианте осуществления эта смесительная камера может быть присоединена или иметь сообщение со сборником, в который поступает или по которому движется смешанный продукт после изменения pH содержащего кремнезем предшественника.
Кроме того, возможно использовать смесительное устройство Ultra Turax, модель UTI-25 (поставляемое фирмой IKA® Works, Inc., Wilmington, NC).
Предположительно, для осуществления предлагаемого способа возможно использовать любой подходящий реактор, смесительное устройство или смесительную камеру.
В одном варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в таких условиях, чтобы число Рейнольдса имело значение не менее 2000, для образования кремнеземного продукта.
В другом варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в переходных условиях течения, когда число Рейнольдса имеет значение в диапазоне от 2000 до 4000, для образования кремнеземного продукта.
В другом варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в условиях турбулентного течения, когда число Рейнольдса имеет значение не менее 4000, для образования кремнеземного продукта.
В другом варианте осуществления pH содержащего кремнезем предшественника повышают до значения в диапазоне от 7 до 11 с помощью химического вещества, выбранного из, по меньшей мере, одного из следующих веществ: гидроксид аммония, карбонат аммония, минеральные основания, включая гидроксид натрия и/или гидроксид калия, но не ограничиваясь ими, органические основания, включая гидроксид триметиламмония, но не ограничиваясь им, щелочные силикаты, сульфиды, включая сульфид натрия, но не ограничиваясь им, и полисульфиды, включая полисульфид кальция и/или полисульфид натрия, но не ограничиваясь ими.
В другом варианте осуществления полученную на стадии (d) суспензию подвергают фильтрованию и сушке таким образом, чтобы содержание твердого вещества в высушенном после фильтрования продукте увеличилось с приблизительно 5% по массе до приблизительно 99% по массе.
В другом варианте осуществления высушенный на стадии (е) продукт подвергают поверхностной обработке органосиланом путем проведения в контролируемых условиях гидролиза и конденсации силана на поверхности кремнезема с использованием, по меньшей мере, одного из следующих процессов: процесс в органическом растворителе, процесс в растворителе в сверхкритическом состоянии и процесс без использования растворителя.
По другой методологии исходным материалом является щелочь.
В одном варианте осуществления способ получения кремнеземного продукта включает в себя следующие стадии: (а) подготовку содержащего кремнезем предшественника в виде раствора, имеющего pH более 7; (b) понижение pH раствора до значения не более 7; (с) в случае необходимости легирование содержащего кремнезем предшественника одним или несколькими соединениями металла, причем легирование проводят, когда раствор имеет pH не более 7; (d) повышение pH раствора до значения более 7; (е) добавление к раствору требуемого количества соли, чтобы проводимость раствора составляла не менее 4 мСм, причем указанное добавление соли к раствору производят до повышения pH, во время повышения pH или после повышения pH на стадии (2d); (f) в случае необходимости фильтрование и сушку содержащего кремнезем предшественника; и (g) в случае необходимости взаимодействие высушенного на стадии (f) продукта с функциональной группой, причем получаемый высушенный функционализованный продукт представляет собой, по меньшей мере, один из следующих продуктов: функционализованный легированный оксидом металла кремнеземный продукт и функционализованный легированный сульфидом металла кремнеземный продукт.
В другом варианте осуществления функциональная группа на стадии (g) представляет собой органосилан.
В другом варианте осуществления содержащий кремний предшественник выбран из, по меньшей мере, одного из следующих веществ: кремниевая кислота, коллоидный кремнезем, щелочные силикаты, тетраэтилортосиликат и высокодисперсный пирогенный кремнезем.
В одном варианте осуществления pH содержащего кремний предшественника понижают с помощью, по меньшей мере, одного из следующих веществ: угольная кислота, органическая кислота, включая уксусную кислоту, но не ограничиваясь ей, минеральная кислота, включая серную кислоту и/или соляную кислоту, но не ограничиваясь ими, таким образом, чтобы pH понижался до значения в диапазоне от 2 до 7.
В другом варианте осуществления pH содержащего кремний предшественника понижают до значения в диапазоне от 3 до 4 уксусной кислотой.
В другом варианте осуществления pH содержащего кремнезем предшественника повышают до значения в диапазоне от 7 до 11 с помощью химического вещества, выбранного из, по меньшей мере, одного из следующих веществ: гидроксид аммония, карбонат аммония, минеральные основания, органические основания, щелочные соли, сульфиды, щелочные силикаты и полисульфиды.
В другом варианте осуществления образовавшуюся на стадии (е) суспензию подвергают фильтрованию и сушке таким образом, чтобы содержание твердого вещества в высушенном после фильтрования продукте в массовом отношении увеличилось с приблизительно 5% по массе до приблизительно 99% по массе.
В другом варианте осуществления высушенный на стадии (f) продукт подвергают поверхностной обработке органосиланом путем проведения в контролируемых условиях гидролиза и конденсации силана на поверхности кремнезема с использованием, по меньшей мере, одного из следующих процессов: процесс в органическом растворителе, процесс в растворителе в сверхкритическом состоянии и процесс без использования растворителя.
В другом варианте осуществления pH содержащего кремнезем предшественника повышают до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором при скорости сдвига от 6 м/с до 23 м/с, измеренной по окружной скорости (лопасти).
В другом варианте осуществления способ получения кремнеземного продукта также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в смесительном устройстве. Пример подобного смесительного устройства описан в патенте США №7550060 «Способ и устройство для загрузки химических веществ в технологический поток». Этот патент включен в данное описание посредством ссылки. В одном варианте осуществления смесительное устройство содержит первую трубу, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий; вторую трубу, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий, причем первая труба прикреплена ко второй трубе и проходит в поперечном направлении к ней, смесительную камеру, имеющую одно или несколько входных отверстий и выходных отверстий, причем вторая труба прикреплена к смесительной камере, выходные отверстия первой трубы и выходные отверстия второй трубы имеют сообщение со смесительной камерой; и переходной патрубок, который имеет сообщение с выходным отверстием смесительной камеры и прикреплен к смесительной камере. Далее смесительная камера может быть присоединена или иметь сообщение со сборником (например, трубой), в который поступает или по которому движется смешанный продукт. В другом варианте осуществления эта смесительная камера может быть присоединена или иметь сообщение со сборником, в который поступает или по которому движется смешанный продукт после изменения pH содержащего кремнезем предшественника.
Кроме того, возможно использовать смесительное устройство Ultra Turax, модель UTI-25 (поставляемое фирмой IKA® Works, Inc., Wilmington, NC).
Предположительно для осуществления предлагаемого способа возможно использовать любой подходящий реактор, смесительное устройство или смесительную камеру.
В другом варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в таких условиях, чтобы число Рейнольдса имело значение не менее 2000, для образования кремнеземного продукта.
В другом варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в переходных условиях течения, когда число Рейнольдса имеет значение в диапазоне от 2000 до 4000, для образования кремнеземного продукта.
Еще в одном варианте осуществления способ также включает в себя повышение pH содержащего кремнезем предшественника до значения более 7 путем смешивания содержащего кремнезем предшественника с щелочным раствором в условиях турбулентного течения, когда число Рейнольдса имеет значение не менее 4000, для образования кремнеземного продукта.
Согласно настоящему изобретению серосодержащее соединение может быть выбрано из, по меньшей мере, одного из следующих соединений, составляющих список примеров, не являющийся ограничительным списком: сульфиды, дитиокарбаматы, полимерные дитиокарбаматы и полисульфиды. Сульфиды могут представлять собой сульфид натрия, сульфид калия и/или сульфиды других металлов, включая сульфид меди, но не ограничиваясь ими. Дитиокарбаматы могут представлять собой диметилдитиокарбамат или диэтилдитиокарбамат, но не ограничиваясь ими. Полимерные дитиокарбаматы включают в себя органические полимеры, содержащие функциональную группу RnCS2, где R представляет собой алкильную группу, линейную или разветвленную. Пример коммерчески доступного полимерного дитиокарбамата описан в патентах США №5164095 и №5346627, которые включены в данное описание посредством ссылки. Полисульфиды, которые возможно использовать в данном изобретении, включают в себя полисульфид натрия и полисульфид кальция, но не ограничиваясь ими.
Органосиланы, пригодные для использования в настоящем изобретении, хорошо известны специалистам в данной области. Их возможно представить общей формулой R(4-a)-SiXa, где а имеет значение от 1 до 3. Органофункциональная группа R- может представлять собой алифатическую или алкеновую функциональную группу, такую как пропил-, бутил-, 3-хлорпропил-, амино-, -тиол, и их сочетания. X представляет собой гидролизующуюся алкокси-группу, обычно метокси- или этоксигруппу. В качестве примеров возможно привести 3-тиопропилсилан и меркаптопропилсилан.
При подготовке состава по данному изобретению добавляют соль, чтобы увеличить проводимость реакционного раствора до значения 4 мСм. Примеры пригодных солей включают в себя галогениды, сульфаты, фосфаты и нитраты щелочных и щелочноземельных металлов, включая сульфит натрия, хлорид калия, хлорид натрия, нитрат натрия, сульфат кальция и фосфат калия, но не ограничиваясь ими. Специалисту в данной области понятно, что требуемое количество соли, добавляемое для обеспечения необходимой проводимости, будет отличаться в зависимости от выбора соли.
Тиолы и амины представляют собой класс органических и неорганических соединений, содержащих амино- или тиольную группу и имеющих общую формулу -B-(SH) или -B-(NH2), где В представляет собой линейную или разветвленную группу, состоящую из атомов углерода, такую, как -(CH2)n-, где n имеет значение в диапазоне от 1 до 15, в частности, в диапазоне от 1 до 6, и чаще всего равно 3.
Примеры
Пример 1
В этом примере 2180 г кремниевой кислоты с концентрацией 7% по массе загрузили в сосуд, содержащий 450 г деионизированной воды и 150 г кремниевой кислоты, нагретых до температуры 90°C. Кремниевую кислоту подавали со скоростью 10 мл/мин в течение 3 ч с помощью перистальтического насоса в реакционную колбу емкостью 5 л.
Приготовили раствор, растворив 16,4 г раствора аммиака с концентрацией 25% по массе и 5,8 4 г карбоната аммония в 24,6 г деионизированной воды. Этот раствор быстро влили в реакционную колбу, после этого вязкость раствора существенно возросла. Смесь перемешивали в течение 30 мин, а затем добавляли остальную кремневую кислоту со скоростью 20 мл/мин. После загрузки всей кремниевой кислоты нагревание прекратили и раствор охладили.
Суспензию кремнезема подвергли фильтрованию и лиофильной сушке при температуре 150°C для получения сухого порошка. Определили удельную поверхность порошка методом сорбции азота на приборе Autosorb-1C производства Quantachrome. Образец подвергли дегазации при температуре 300°C в течение 2 ч, а затем определили удельную поверхность многоточечным методом БЭТ (Брюнера-Эммета-Теллера, Brunauer-Emmett-Teller), суммарный объем пор и распределение размеров пор методом БДХ (Баррета-Джойнера-Халенды, Barrett-Joyner-Halenda). Найденные параметры имели следующие значения: удельная поверхность 354 м2/г, удельный объем пор 1,19 см3/г и диаметр пор 13,5 нм.
Пример 2
В этом примере 1414 г кремниевой кислоты с концентрацией 8,3% по массе загрузили в сосуд, содержащий 16,3 г сульфата меди, 400 г деионизированной воды и 200 г кремниевой кислоты, нагретых до температуры 90°C. Кремниевую кислоту подавали со скоростью 8 мл/мин в течение 3 ч с помощью перистальтического насоса в реакционную колбу емкостью 5 л.
Приготовили раствор, растворив 17,3 г сульфида натрия и 11,8 г раствора аммиака с концентрацией 25% по массе в 200 г деионизированной воды. После подачи кремниевой кислоты в течение 3 ч этот раствор быстро влили в реакционную колбу, после этого вязкость раствора существенно возросла. Смесь перемешивали в течение 30 мин, а затем добавляли остальную кремневую кислоту со скоростью 16 мл/мин. После загрузки всей кремниевой кислоты нагревание прекратили и раствор охладили.
CuS-легированную суспензию кремнезема подвергли фильтрованию и сушке при температуре 105°C для получения сухого порошка. Определили удельную поверхность порошка методом сорбции азота на приборе Autosorb-1C производства Quantachrome. Образец подвергли дегазации при температуре 105°C в течение 4 ч, а затем определили удельную поверхность многоточечным методом БЭТ, суммарный объем пор и распределение размеров пор методом БДХ. Найденные параметры имели следующие значения: удельная поверхность 321 м2/г, удельный объем пор 1,46 см3/г и диаметр пор 18,2 нм.
Пример 3
В этом примере приготовили три раствора: (А) 12 кг силиказоля Nalco N8691; (Б) 396 г сульфата меди и 360 г кристаллической уксусной кислоты, растворенных в 5,24 кг деионизированной воды; и (В) 1,1 кг раствора полисульфида кальция и 900 г аммиака с концентрацией 25% по массе, растворенных в 16 кг деионизированной воды. Раствор (Б) добавляли к раствору (А), а затем к ним добавляли раствор (В) при высокой скорости сдвига. Смесь перемешивали в течение 1-2 мин перед фильтрованием. Силиказоль Nalco N8691 поставляется компанией Nalco Company, 1601 West Diehl Road, Naperville, IL, 60563.
CuS-легированную суспензию кремнезема подвергли фильтрованию и мгновенной сушке при температуре 296°C для получения сухого порошка. Определили удельную поверхность порошка методом сорбции азота на приборе Autosorb-lC производства Quantachrome. Образец подвергли дегазации при температуре 105°C в течение 4 ч, а затем определили удельную поверхность многоточечным методом БЭТ, суммарный объем пор и распределение размеров пор методом БДХ. Найденные параметры имели следующие значения: удельная поверхность 227 м2/г, удельный объем пор 0,45 см3/г и диаметр пор 7,9 нм.
Пример 4
В этом примере приготовили три раствора: (А) 2 кг силиказоля Nalco N8691; (Б) 53,2 г сульфата железа (III) и 60 г кристаллической уксусной кислоты, растворенных в 887 г деионизированной воды; (В) 184 г раствора полисульфида кальция и 150 г аммиака с концентрацией 25% по массе, растворенных в 2667 г деионизированной воды. Раствор (Б) добавляли к раствору (А), а затем к ним добавляли раствор (В) при высокой скорости сдвига. Смесь перемешивали в течение 1-2 мин перед фильтрованием. Затем легированную сульфидом железа суспензию кремнезема подвергли фильтрованию и мгновенной сушке при температуре 296°C, для получения сухого порошка.
В одном варианте осуществления состав согласно пунктам формулы, характеризующим вещество, содержит различные сочетания сорбирующих компонентов и соответствующих параметров составов, таких, как молярные отношения отдельных компонентов. В еще одном варианте осуществления предлагаемые составы включают в себя сочетания зависимых пунктов формулы. В еще одном варианте осуществления список возможных вариантов отдельного компонента или его эквивалент включает в себя отдельный компонент в пределах списка или отдельные компоненты в пределах списков, входящих в список возможных вариантов.
В другом варианте осуществления способ согласно пунктам формулы, характеризующим способ применения, содержит различные сочетания сорбирующих компонентов и соответствующих параметров составов, таких, как молярные отношения отдельных компонентов. Еще в одном варианте осуществления предлагаемые способы использования включают в себя сочетания зависимых пунктов формулы. В еще одном варианте осуществления список возможных вариантов отдельного компонента или его эквивалент включает в себя отдельный компонент в пределах списка или отдельные компоненты в пределах списков, входящих в список возможных вариантов.
В другом варианте осуществления способ согласно пунктам формулы, характеризующим способ получения, содержит различные сочетания сорбирующих компонентов и соответствующих параметров составов, таких, как регулирование pH. В еще одном варианте осуществления предлагаемые способы получения включают в себя сочетания зависимых пунктов формулы. В еще одном варианте осуществления список возможных вариантов отдельного компонента или его эквивалент включает в себя отдельный компонент в пределах списка или отдельные компоненты в пределах списков, входящих в список возможных вариантов.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| СЕРОСОДЕРЖАЩАЯ КРЕМНЕЗЕМНАЯ ФРАКЦИЯ | 2011 |
|
RU2567302C2 |
| СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВОГО ПОТОКА | 2011 |
|
RU2567301C2 |
| СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЧАСТИЦ ДИОКСИДА КРЕМНИЯ | 2011 |
|
RU2564294C2 |
| ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ С КРЕМНЕЗЕМНЫМ ПОКРЫТИЕМ | 2010 |
|
RU2567322C2 |
| ПОДВЕРГНУТЫЕ ОБРАБОТКЕ НАПОЛНИТЕЛИ, СОДЕРЖАЩИЕ КОМПОЗИЦИИ, И ИЗДЕЛИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ НИХ | 2012 |
|
RU2588621C2 |
| ОБРАБОТАННЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ, КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ, И ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ | 2014 |
|
RU2642795C2 |
| ОБРАБОТАННЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ, КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ, И ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ | 2014 |
|
RU2658402C2 |
| ОБРАБОТАННЫЕ НАПОЛНИТЕЛИ, КОМПОЗИЦИИ, СОДЕРЖАЩИЕ ИХ, И ИЗДЕЛИЯ, ИЗГОТОВЛЕННЫЕ ИЗ НИХ | 2014 |
|
RU2644863C2 |
| ОРГАНОСИЛАНОВЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПОКРЫТИЙ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ | 2008 |
|
RU2514962C2 |
| ПРОЦЕСС, СПОСОБ И СИСТЕМА ДЛЯ УДАЛЕНИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ ФЛЮИДОВ | 2014 |
|
RU2671486C2 |
Изобретение относится к материалам для сорбции. Предложен содержащий кремнезем сорбционный состав, имеющий формулу:(SiO2)x(OH)yMzSa, где М представляет собой катион металла или металлоида, S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды и полисульфиды, где 0,01-100% удельной площади поверхности покрыто функционализированным органосиланом. Молярное отношение у/х составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение х/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5. Полученный продукт имеет высокие показатели удельной поверхности и объёма пор. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 4 пр.
1. Сорбционный состав, содержащий вещество, имеющее формулу
(SiO2)x(OH)yMzSa,
где М представляет собой катион металла или металлоида,
S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды и полисульфиды,
где 0,01-100% удельной площади поверхности покрыто функционализированным органосиланом,
и где молярное отношение у/х составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение х/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
2. Состав по п. 1, в котором указанное вещество представляет собой водную суспензию с содержанием указанного вещества от 3% по массе до 15% по массе.
3. Состав по п. 1, в котором указанное вещество представляет собой влажный осадок с содержанием указанного вещества от 15% по массе до 40% по массе.
4. Состав по п. 1, в котором указанное вещество представляет собой порошок с содержанием указанного вещества от 40% по массе до 99% по массе.
5. Состав по п. 3, в котором указанное вещество содержит частицы размером от 5 мкм до 200 мкм и содержит агрегированные наночастицы размером от 3 нм до 500 нм.
6. Состав по п. 3, в котором указанное вещество имеет удельную площадь поверхности в диапазоне от 30 м2/г до 8 00 м2/г.
7. Состав по п. 3, в котором указанное вещество имеет удельный объем пор от 0,3 см3/г до 2,0 см3/г.
8. Продукт, полученный путем фильтрования материала на водной основе из состава, содержащего вещество, имеющее формулу
(SiO2)x(OH)yMzSa,
где М представляет собой катион металла или металлоида,
S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды и полисульфиды,
где 0,01-100% удельной площади поверхности покрыто функционализированным органосиланом,
и где молярное отношение у/х составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, молярное отношение a/z составляет от 1 до 5, а указанное вещество составляет от 3% до 15% по массе в водной суспензии.
9. Продукт, полученный путем сушки при температуре в
диапазоне от 100°C до 350°C состава, содержащего вещество, имеющее формулу
(SiO2)x(OH)yMzSaF,
где М представляет собой катион металла или металлоида,
S представляет собой серосодержащее соединение, выбранное из, по меньшей мере, одного из следующих соединений: сульфиды и полисульфиды,
где 0,01-100% удельной площади поверхности покрыто функционализированным органосиланом;
и где молярное отношение у/х составляет от 0,01 до 0,5, молярное отношение x/z составляет от 3 до 300, а молярное отношение a/z составляет от 1 до 5.
| US 2005017109 A1 04.08.2005;US 20060078696 A1 13.04.2006;US 4474896 A 02.10.1984;US 5350728 A 27.09.1994;US 7288499 B1 10.30.2007;"Модифицированные кремнезёмы в сорбции, катализе и хроматографии", под ред | |||
| Г.В.Лисичкина, М., 1986, стр.24-30, 88-92 |
