Коллоидная затравка

12,7 Na₂OAl₂O₃12,0 SiO₂n Н₂О

3,0 % об.

Na₂SiO₃ (SiO₂ =110-140 г/л)

NaAlO₂ (Al₂O₃ =250-300 г/л)

Кристаллизация

t ≤100°C

Цеолит типа a

Na₁₂[(AlO₂)₁₂(SiO₂)₁₂] 27 H₂O

Рис. 1. Метод синтеза высокодисперсного цеолита типа А

4.1 Пример расчета требуемого количества исходных веществ для получения суспензии цеолита типа NaA

Состав реакционной смеси равен: 2,5Na₂O · Al₂O₃ · 2,1SiО₂ · 60Н₂О

Исходные вещества:

раствор силиката натрия Na₂SiO₃:

Плотность – 1,2 кг/м³; М=2,85; N=2,15

Содержание Na₂O – 66,7 г/л;

Содержание SiO₂– 183,8 г/л;

Содержание H₂O – 949,5 г/л

раствор алюмината натрия NaAlO₂

Плотность – 1,5 кг/м³;

Содержание Na₂O – 304 г/л;

Содержание Al₂O₃– 282,6 г/л;

Содержание H₂O – 913,4 г/л

1) Рассчитываем количество молей Na₂O (n Na₂O), Al₂O₃ (n Al₂O₃) и Н₂O (n Н₂O) содержащееся в 1 литре раствора алюмината натрия:

n (Na₂O) = Содержание Na₂O/молек. масса (Na₂O) = 304 г/(62 г/моль) = 4,9 моля

n (Al₂O₃) = Содержание Al₂O₃/молек. масса (Al₂O₃) = 282,6 г/(102 г/моль) = 2,7 моля

n (Н₂O) = Содержание Н₂O/молек. масса (Н₂O) = 913,4 г/(18 г/моль) = 50,7 моля

2) Рассчитываем количество молей Na₂O (n Na₂O), SiO₂ (n SiO₂) и Н₂O (n Н₂O) содержащееся в 1 литре раствора силиката натрия:

n (Na₂O) = Содержание Na₂O/молек. масса (Na₂O) = 66,7 г/(62 г/моль) = 1,07 моля

n (SiO₂) = Содержание SiO₂ /молек. масса (SiO₂) = 183,8 г/(60 г/моль) = 3,06 моля

n (Н₂O) = Содержание Н₂O/молек. масса (Н₂O) = 949,5 г/(18 г/моль) = 52,7 моля

3) Расчет ведем, исходя из одного литра алюмината натрия, поэтому состав реакционной смеси умножаем на n (Al₂O₃) =2,7. Тогда получится следующий состав реакционной смеси:

6,75Na₂O · 2,7Al₂O₃ · 5,67SiО₂ · 162Н₂О

4) Исходя из полученного в пункте (3) состава нам необходимо, чтобы в реакционной смеси содержалось 6,75 молей Na₂O. Так как с 1 литром алюмината натрия добавляем 4,9 молей Na₂O, то необходимо добавить: 6,75 – 4,9 = 1,85 молей Na₂O.

Недостающее количество Na₂O вносим с силикатом натрия. Необходимый для этого объем рассчитываем по следующей пропорции:

в 1 литре Na₂SiO₃ –––- 1,07 Na₂O

в Х литрах Na₂SiO₃ –––– 1,85 молей Na₂O.

Х=1,85/1,07=1,72 литра Na₂SiO₃

5) Рассчитываем количество молей SiО₂ в 1,72 литра Na₂SiO_3.

в 1 литре Na₂SiO₃ –––– 3,06 SiО₂

в 1,72 литрах Na₂SiO₃ –––– Х молей SiО₂.

Х=5,26 молей

6) Рассчитываем количество молей Н₂O

Н₂O =50,7 (с 1 л алюмината) +52,7·1,72 (с 1,72 л силиката) = 141,3 молей

Тогда состав реакционной смеси равен: 6,75Na2o · 2,7Al2o3 · 5,26SiО2 · 141,3н2о

7) Исходя из нашего расчетного состава реакционной смеси в ней должно содержаться, 5,67 молей SiО₂, а мы с 1,72 литрами Na₂SiO₃ вводим 5,26 молей SiО₂. Следовательно, не хватает 0,41 молей SiО₂.

8) Не хватает 0,41 молей SiО₂ (25,42 г) и 20,7 моль Н₂O (372,6 г). добавляем белой сажи с содержанием SiО₂ 83% и влажностью 13%.

0,41 Молей SiО2 это 25,42 г –––– 83%

30,6 г –––– 100%

30,6 г белой сажи содержит 13% Н₂O т.е. 34 г Н₂O.

Значит нужно добавить 372,6 – 4 = 368,6 г Н₂O т.е. ~ 369 мл

Конечный состав силикаалюмогидрогеля равен:

2,5Na₂O · Al₂O₃ · 2,1SiО₂ · 60Н₂О