Труды КНЦ вып. 5(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 2/2021(12)

Как видно из рисунка, для нефелина характерно чередование кремнекислородных ([ SiO4]4-) и алюмокислородных ([AIO 4 ]3-) тетраэдров, поэтому при его кислотной обработке растворение последних приводит к полному разрушению структуры минерала и переходу в раствор не только кислоторастворимых компонентов (Al, Na, K), но и изолированных одиночных кремнекислородных комплексов SiO44. В ионном виде разложение нефелина кислотой можно записать в виде реакции: (Na,K)2O-AbO3-2SiO2 + 8H+ — 2(Na,K)+ + 2Al3++ 8H+ + 2SiO44- (1) Компенсация положительно заряженным ионом водорода отрицательного заряда иона SiO44-: 4H+ + SiO 4 4 —^ H^SiO 4 приводит к тому, что конечными продуктами реакции (1) явля^этся соли алюминия, щелочных элементов и слабодиссоциированная ортокремниевая кислота H4SiO4: (Na,K)2O-AhO3-2SiO2 + 8H+ — 2(Na,K)+ + 2Al3+ + H4SiO4, которая со временем полимеризуется с образованием геля, свойства которого (удельные поверхность и пористость и др.) зависят от условий его получения. Существенное влияние на эти свойства в процессе сушки оказывает поверхностное натяжение находящейся внутри пор жидкости [2]. Целью данной работы явилось изучение структурно поверхностных свойств кремнеземов, полученных экстракцией из кремнезёмсодержащих растворов от сернокислотного разложения нефелина. Экспериментальная часть и методы исследования Для получения образцов кремнезема нефелиновый концентрат (НК) разлагали в течение 10 мин 15 %-й H 2 SO 4 при ее расходе 100 % от стехиометрического количества на E(AhO3Ep, Na 2 O, K 2 O) с последующим отделением кремнеземсодержащего раствора от нерастворимого минерального остатка фильтрацией на нутч-фильтре [3]. Полученный раствор охлаждали до температуры 12 °С с целью кристаллизации из него алюмокалиевых квасцов, после отделения которых его делили на три части. Первую подвергали желатинизации с последующей сушкой геля SiO 2 при 105 °С, его отмывкой от примесей репульпацией в 5 %-й HCl (Ж:Т = 5:1) и водной промывкой на фильтре до достижения рН промводы ~7, после чего образец диоксида кремния высушивали при 105 °С до постоянной массы (образец 1). Образцы 2 и 3 были получены экстракцией SiO 2 из оставшихся частей кремнеземсодержащего раствора, полученного ранее, ацетоном и этиловым спиртом соответственно. Экстракцию проводили при объемном отношении раствор : экстрагент = 3:1 в течение 30 мин в лабораторном экстракторе ПЭ-8110 фирмы «Экрос». По завершении процесса экстракт отделяли от маточного раствора с последующим его упариванием на песчаной бане до образования геля SiO 2 , который сушили при 105 °С с последующей промывкой и сушкой образцов аналогично тому, как при получении образца 1. Химический состав образцов SiO 2 определяли на атомно-абсорбционном спектрометре AAnalyst 400, анализаторе Eltra CS-2000 методом ИК-спектроскопии, а на также масс-спектрометре с индуктивно - связанной плазмой ELA N -9000 DRC -e. Рентгенофазовый анализ (РФА) проводили на приборе Shimadzu XRD-600 в диапазоне углов 2© от 6 до 70° с шагом 0,02°. Структурно-поверхностные характеристики диоксида кремния определяли на анализаторе удельной поверхности и пористости TriStar 3020 методами BET и BJH. Исследования морфологии образцов проводились с использованием цифрового сканирующего электронного микроскопа SEM LEO-420. Определение рН изоионной точки (рНиит) поверхности образцов кремнезема проводили методом прерывного титрования [4]. Согласно этому методу определялись значения рН водного раствора электролита, в качестве которого использовался раствор 0,1 М KCl со значениями рН 0 от 1 до 11 (рНс), до и после его контакта с исследуемыми образцами. Различная кислотность растворов KCl создавалась путем прибавления к нему определенных количеств HCl или KOH. Навески образцов массой 0,4 г помещались в колбы, в которые добавлялось по 30 мл раствора KCl, после чего суспензия выдерживалась при перемешивании на лабораторном встряхивателе в течение 2 часов для установления адсорбционно- десорбционного равновесия. Затем суспензию фильтровали и замеряли рН фильтрата (рНк) с помощью автотитратора АТП 2. По разнице значений кислотности раствора до адсорбции (рНс) и после адсорбции (рНк) находили изменение (ЛрН) в результате гидролитической адсорбции: ДрН = рНс - рНк. Затем строились графики зависимости ЛрН ~ Д рШ ) для исследуемых образцов, точки пересечения которых с осью абсцисс дают значения изоионной точки поверхности (рНиит). 49