1、第三章凝胶.2、水凝胶是半固体状，无流动性。水凝胶是半固体状，无流动性。3、与沉淀不同与沉淀不同：沉淀是分散相粒子从分散剂：沉淀是分散相粒子从分散剂中沉降出来，明显分为固中沉降出来，明显分为固-液两相。凝胶中却带液两相。凝胶中却带有大量或全部的分散介质，它们被包在分散质搭有大量或全部的分散介质，它们被包在分散质搭建的网络的孔洞中。建的网络的孔洞中。4、与固体不同与固体不同：凝胶具有一定形状，呈现固：凝胶具有一定形状，呈现固体的力学性质（有一定强度、弹性和屈服值），体的力学性质（有一定强度、弹性和屈服值），但凝胶是两相体系。但凝胶是两相体系。5、离子在凝胶中的扩散速度接近在水溶液中离子在凝胶中的
2、扩散速度接近在水溶液中的扩散速度，说明在新形成的凝胶中，分散相和的扩散速度，说明在新形成的凝胶中，分散相和分散介质都是连续相。分散介质都是连续相。三、相关概念三、相关概念1、胶凝胶凝：一定浓度的溶胶或大分子化合物的：一定浓度的溶胶或大分子化合物的水溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程，水溶液在放置过程中自动形成凝胶的过程，叫胶凝。叫胶凝。2、干胶干胶：水凝胶脱水，形成干胶。：水凝胶脱水，形成干胶。四、分类四、分类依据分散相性质（柔性、刚性）及形成凝依据分散相性质（柔性、刚性）及形成凝胶结构时质点间的结构强度，分为胶结构时质点间的结构强度，分为弹性凝胶弹性凝胶和和非弹性凝胶非弹性凝胶。1、弹性凝胶
3、弹性凝胶-可逆凝胶：由柔性线性大分子形可逆凝胶：由柔性线性大分子形成的凝胶。成的凝胶。特点特点：其干胶在水中加热溶解后，在冷却过：其干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中形成凝胶程中形成凝胶。2、非弹性凝胶、非弹性凝胶-不可逆凝胶，刚性凝胶不可逆凝胶，刚性凝胶 由刚性质点（由刚性质点（SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3）溶胶所形成的凝胶。溶胶所形成的凝胶。特点特点：凝胶脱水干燥后再置于水中加热，：凝胶脱水干燥后再置于水中加热，一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶。凝胶的溶胶。3.2 凝胶的形成凝胶的形成一、凝胶形成的条件一、凝胶形成的条件从固
4、体（干胶）或溶液出发都可以得到凝胶。从固体（干胶）或溶液出发都可以得到凝胶。干胶吸收亲和性液体后体积膨胀得到凝胶。干胶吸收亲和性液体后体积膨胀得到凝胶。从溶液或溶胶制备需满足两个基本条件：从溶液或溶胶制备需满足两个基本条件：降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶胶体分散状态体分散状态”析出。析出。析出的质点既不沉降也不能自由运动，而是构析出的质点既不沉降也不能自由运动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。二、凝胶形成的方法二、凝胶形成的方法1、改变温度改变温度 即降低溶解度即降低溶解度 例：例：0.5%洋菜
5、水溶液冷却至洋菜水溶液冷却至35，成凝胶，成凝胶2%甲基纤维素水溶液加热至甲基纤维素水溶液加热至5060，成凝，成凝胶胶2、加入非溶剂，即使溶解度降低、加入非溶剂，即使溶解度降低例：果胶水溶液加入乙醇，成凝胶例：果胶水溶液加入乙醇，成凝胶高级脂肪酸的钠盐与乙醇混合，得固体酒高级脂肪酸的钠盐与乙醇混合，得固体酒精精3、加入盐类加入盐类在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量在亲水性较大和粒子形状不对称的溶胶中，加入适量电解质，可形成凝胶。电解质，可形成凝胶。例：在例：在V2O5溶胶中加入溶胶中加入BaCl2，形成，形成V2O5凝胶。凝胶。4、化学反应、化学反应利用化学反应生成不溶物时，满足
6、一定条件，可形利用化学反应生成不溶物时，满足一定条件，可形成凝胶。成凝胶。条件条件：1）在生成不溶物时生成大量小晶粒；）在生成不溶物时生成大量小晶粒；2）晶）晶粒的形状不对称，有利于搭成骨架。粒的形状不对称，有利于搭成骨架。例：例：Weimann的实验。的实验。Ba(CNS)2+MgSO4BaSO4 当二者为饱和溶液时，可得硫酸钡凝胶，但此凝胶不太当二者为饱和溶液时，可得硫酸钡凝胶，但此凝胶不太稳定。稳定。大分子溶液（蛋白质等）在反应过程中，也形成凝大分子溶液（蛋白质等）在反应过程中，也形成凝胶。例：鸡蛋清蛋白质分子在加热时，从球形分子变成胶。例：鸡蛋清蛋白质分子在加热时，从球形分子变成纤维状
7、，利于形成凝胶。所以鸡蛋清加热凝固。纤维状，利于形成凝胶。所以鸡蛋清加热凝固。3.3 凝胶的结构凝胶的结构一、凝胶的结构分类一、凝胶的结构分类 依形成的网状结构的不同，凝胶分为四类。依形成的网状结构的不同，凝胶分为四类。1、球形质点相互联结，由质点联成的链排成三、球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架。例如：维的网架。例如：TiO2、SiO2凝胶凝胶2、棒状或片状等不对称质点搭成网架。、棒状或片状等不对称质点搭成网架。V2O5、白土凝胶白土凝胶3、线性大分子构成网架，骨架中一部分分子链、线性大分子构成网架，骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区。明胶、棉花纤维有序排列，构成微晶区。明胶
8、、棉花纤维4、线型大分子因化学交联（化学键桥）构成网、线型大分子因化学交联（化学键桥）构成网架。含二乙烯苯的架。含二乙烯苯的PS二、不同结构的影响因素二、不同结构的影响因素四种结构的不同点，主要在于质点形状、四种结构的不同点，主要在于质点形状、质点刚性或柔性、质点的连接方式三方面。质点刚性或柔性、质点的连接方式三方面。1、质点形状质点形状：影响形成凝胶所需最小浓：影响形成凝胶所需最小浓度，度，形状越不对称，所需浓度越小。形状越不对称，所需浓度越小。2、质点刚性或柔性质点刚性或柔性 柔性大分子常形成弹性凝胶，刚性质点柔性大分子常形成弹性凝胶，刚性质点形成非弹性凝胶。形成非弹性凝胶。3、质点联结的
9、性质质点联结的性质A、靠分子间力（、靠分子间力（Fan der waals力）形成结构力）形成结构 这类结构不稳定，常具有触变性，即在外力作用下这类结构不稳定，常具有触变性，即在外力作用下结构被破坏，静置后可复原。例：结构被破坏，静置后可复原。例：Fe(OH)3、Al(OH)3凝凝胶。胶。B、靠氢键形成结构、靠氢键形成结构 结构比上一类牢固，所以性质也较稳结构比上一类牢固，所以性质也较稳定。水凝胶中含水量较大，有一定弹性。干定。水凝胶中含水量较大，有一定弹性。干明胶在室温下，发生有限膨胀，加热时发生明胶在室温下，发生有限膨胀，加热时发生无限膨胀。无限膨胀。C、靠化学键形成结构、靠化学键形成结构
10、 结构非常稳定。此类凝胶在吸收液体结构非常稳定。此类凝胶在吸收液体后，只发生有限膨胀，加热也不会无限膨胀。后，只发生有限膨胀，加热也不会无限膨胀。3.4 胶凝作用及其影响因素胶凝作用及其影响因素一、溶胶、凝胶转变时的现象一、溶胶、凝胶转变时的现象1、转变温度、转变温度特点：特点：A、大分子溶液转变为凝胶时无严格、大分子溶液转变为凝胶时无严格恒定的转变温度，往往与冷却快慢有关。恒定的转变温度，往往与冷却快慢有关。B、凝点（胶凝温度）常常比熔点（液化温度）、凝点（胶凝温度）常常比熔点（液化温度）低低1020或更大。或更大。例：鱼冻在室温就能形成，而破坏必须加热。例：鱼冻在室温就能形成，而破坏必须加
11、热。原因：凝胶的液化与晶区的熔化有关，微晶区越原因：凝胶的液化与晶区的熔化有关，微晶区越大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中的微晶区仍大，熔点越高。胶凝开始后，凝胶中的微晶区仍不断扩大，导致熔点升高，使不断扩大，导致熔点升高，使凝点和熔点不一致。凝点和熔点不一致。2、热效应、热效应 A、大分子溶液形成凝胶时常常放热，、大分子溶液形成凝胶时常常放热，是结晶作用的潜热。是结晶作用的潜热。B、一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，、一般溶胶胶凝时与结晶作用无关，热效应很小。热效应很小。3、光学效应、光学效应 溶溶胶转变成凝胶时，胶转变成凝胶时，Tyndall效应增强。效应增强。原因：质点增大，水化程度减弱。原因
12、：质点增大，水化程度减弱。4、流动性质、流动性质 溶胶胶凝后失去了流动性，凝胶获得了溶胶胶凝后失去了流动性，凝胶获得了弹性、屈服值等。弹性、屈服值等。5、电导、电导 溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化，溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化，说明凝胶中离子的迁移未受到障碍。说明凝胶中离子的迁移未受到障碍。原因：水凝胶中含有连通的毛细管空间原因：水凝胶中含有连通的毛细管空间系统，其中充满了分散介质（水）。系统，其中充满了分散介质（水）。二、影响明胶胶凝的因素二、影响明胶胶凝的因素1、溶液浓度溶液浓度 A、胶凝过程是质点间的相互吸引，、胶凝过程是质点间的相互吸引，浓浓度大度大，质点间距离小，质点间距离小，
13、胶凝速度快胶凝速度快。B、溶液胶凝的最低浓度与质点形状和、溶液胶凝的最低浓度与质点形状和溶剂化程度有关。溶剂化程度有关。2、温度温度 A、温度升高，分子热运动加剧，不利、温度升高，分子热运动加剧，不利于形成结构，使胶凝速度减慢。于形成结构，使胶凝速度减慢。B、若体系中分散相当溶解度或稳定性、若体系中分散相当溶解度或稳定性因温度升高而降低时，则胶凝可能加快。因温度升高而降低时，则胶凝可能加快。3、电解质、电解质 盐类对明胶胶凝的影响主要是阴离子的作盐类对明胶胶凝的影响主要是阴离子的作用。用。SO42-C4H4O62-Ac-Cl-NO3-ClO3-Br-I-SCN-Cl-以前的离子能加速胶凝；以前
14、的离子能加速胶凝；Cl-开始及以后的开始及以后的减慢胶凝；减慢胶凝；I-、SCN-能阻止胶凝。能阻止胶凝。SO42-促使胶凝的能力最强，是各种蛋白质溶液常用促使胶凝的能力最强，是各种蛋白质溶液常用的沉淀剂。的沉淀剂。3.5 凝胶的性质凝胶的性质一、一、触变作用触变作用1、定义：指凝胶在外力作用下失去结构，变定义：指凝胶在外力作用下失去结构，变成溶胶，静置又胶凝变成凝胶的性质。成溶胶，静置又胶凝变成凝胶的性质。2、在外力作用在外力作用下体系的黏度减小，也叫切稀。下体系的黏度减小，也叫切稀。摇动（触变作用）凝胶溶胶（等温）静置（胶凝作用）3、溶胶转变为凝胶时，需要静置一定时间。溶胶转变为凝胶时，需
15、要静置一定时间。因为，固体质点搭成骨架需要时间。因为，固体质点搭成骨架需要时间。二、二、离浆作用离浆作用 1、老化：大分子溶液或溶胶胶凝后，凝、老化：大分子溶液或溶胶胶凝后，凝胶的性质并没有全部固定，随着时间的延续，凝胶的性质并没有全部固定，随着时间的延续，凝胶的性质将继续变化，这一现象叫老化。胶的性质将继续变化，这一现象叫老化。2、离浆：凝胶在老化过程中自发收缩，析出离浆：凝胶在老化过程中自发收缩，析出部分分散介质的作用。部分分散介质的作用。3、原因：溶胶在形成网状结构后，粒子间的原因：溶胶在形成网状结构后，粒子间的距离还没有达到最小，在粒子间作用力的作用下，距离还没有达到最小，在粒子间作用
16、力的作用下，粒子会进一步靠近，从而使骨架收缩，其中的分粒子会进一步靠近，从而使骨架收缩，其中的分散介质被挤出。散介质被挤出。4、弹性凝胶和非弹性凝胶都有离浆作用、弹性凝胶和非弹性凝胶都有离浆作用A、离浆过程是自发的。离浆过程是自发的。B、弹性凝胶的离浆作用是可逆的，是膨胀作、弹性凝胶的离浆作用是可逆的，是膨胀作用的逆过程。非弹性凝胶的离浆是不可逆的。用的逆过程。非弹性凝胶的离浆是不可逆的。5、离浆的影响因素、离浆的影响因素A、温度、温度 温度升高，离浆加速温度升高，离浆加速B、添加电解质或聚沉剂能促进离浆。、添加电解质或聚沉剂能促进离浆。6、与干燥的区别、与干燥的区别离浆在潮湿空气和低温下都可
17、以发生。离浆在潮湿空气和低温下都可以发生。三、三、膨胀作用膨胀作用 1、定义：指凝胶在液体或蒸汽中吸收这、定义：指凝胶在液体或蒸汽中吸收这些液体或蒸汽时，使自身质量、体积增加的作用。些液体或蒸汽时，使自身质量、体积增加的作用。膨胀作用是弹性凝胶特有的性质。膨胀作用是弹性凝胶特有的性质。2、分类、分类 ：在介质中的膨胀有选择性。：在介质中的膨胀有选择性。有限膨胀有限膨胀：质点间作用力强，膨胀是有限度：质点间作用力强，膨胀是有限度的。的。无限膨胀无限膨胀：质点间作用力弱，凝胶吸收液体：质点间作用力弱，凝胶吸收液体后体积无限增大，可形成溶液。后体积无限增大，可形成溶液。两类膨胀在一定条件下可相互转化
18、。两类膨胀在一定条件下可相互转化。3、参数参数1）膨胀度：指一定条件下，单位质量或单位）膨胀度：指一定条件下，单位质量或单位体积凝胶所能吸收液体的量。体积凝胶所能吸收液体的量。S：膨胀度：膨胀度2）膨胀速度膨胀速度S：凝胶在膨胀时间为：凝胶在膨胀时间为t时的膨胀度；时的膨胀度；Smax：凝胶最大：凝胶最大的膨胀度（平衡态下）；的膨胀度（平衡态下）；k膨膨：膨胀速度常数：膨胀速度常数开始膨胀时速度最大，然后逐渐减小，达到平衡时为开始膨胀时速度最大，然后逐渐减小，达到平衡时为0。121,1mVVor SVm2S=m1maxdSkSSdt（）膨4、膨胀机理：分为两阶段、膨胀机理：分为两阶段1）第一阶
19、段：液体介质进入凝胶，与分散相大）第一阶段：液体介质进入凝胶，与分散相大分子相互作用分子相互作用形成溶剂化层形成溶剂化层。此阶段时间短，速。此阶段时间短，速度快，凝胶的结构不变，有度快，凝胶的结构不变，有4特点。特点。液体的蒸气压很低，溶剂分子与凝胶中的大分子形液体的蒸气压很低，溶剂分子与凝胶中的大分子形成溶剂化层，使溶剂分子的活度降低，体系蒸气压降低。成溶剂化层，使溶剂分子的活度降低，体系蒸气压降低。体积收缩，凝胶膨胀，凝胶的体积增加，但整个体体积收缩，凝胶膨胀，凝胶的体积增加，但整个体系的体积将减少。因为凝胶体积的增量比吸收的液体体系的体积将减少。因为凝胶体积的增量比吸收的液体体积要小，因
20、为溶剂化层中分子排列相当紧密。积要小，因为溶剂化层中分子排列相当紧密。热效应热效应 有膨胀热放出。有膨胀热放出。熵值降低熵值降低 膨胀开始阶段，由于溶剂化层中液体分膨胀开始阶段，由于溶剂化层中液体分子排列有序，体系的熵值降低。子排列有序，体系的熵值降低。2）第二阶段：）第二阶段：液体的渗透和吸收液体的渗透和吸收 时间长，速度慢，没有明显的热效应和体时间长，速度慢，没有明显的热效应和体积收缩现象。积收缩现象。5、影响膨胀的因素、影响膨胀的因素1）温度：温度升高，膨胀速度加快）温度：温度升高，膨胀速度加快2）介质的）介质的pH值值 结构单元为带电的大分子形成的凝胶，在结构单元为带电的大分子形成的凝
21、胶，在大分子等电点附近膨胀最小，在大分子等电点附近膨胀最小，在pH酸性区酸性区和碱性区膨胀有最大值。和碱性区膨胀有最大值。以明胶为例：其膨胀度与以明胶为例：其膨胀度与pH值关系见下图值关系见下图pH=4.7是明胶的等电是明胶的等电点，此时膨胀度最小。点，此时膨胀度最小。介质酸度或碱度增大时，介质酸度或碱度增大时，膨胀度都随之增大，经膨胀度都随之增大，经最大值后又下降。最大值后又下降。Why?3.24.7pH值值膨胀度膨胀度膨胀的凝胶具有半透膜性质，膜是多孔膨胀的凝胶具有半透膜性质，膜是多孔的，孔壁由蛋白质组成，壁上附着许多氨的，孔壁由蛋白质组成，壁上附着许多氨基和羧基；孔洞里充满水。把大块明胶
22、放基和羧基；孔洞里充满水。把大块明胶放入盐酸溶液后，盐酸溶液可看作膜外状态，入盐酸溶液后，盐酸溶液可看作膜外状态，细孔内的水和孔壁上的氨基和羧基可看成细孔内的水和孔壁上的氨基和羧基可看成膜内状态。则凝胶内外（膜两侧）离子的膜内状态。则凝胶内外（膜两侧）离子的分布如下图。分布如下图。PNH3+COOHH+Cl-Cl-H+xxzyy+z平衡时，膜外平衡时，膜外HCl的浓度为的浓度为x，膜内膜内HCl的浓度为的浓度为y，蛋白质离子浓，蛋白质离子浓度为度为z。-+-+ClH=ClH外外内内即：即：x2=y(y+z)又膜内外可通过膜的离子差为：（又膜内外可通过膜的离子差为：（2y+z）-2x由此产生的渗
23、透压由此产生的渗透压P=cRT=(2y+z-2x)RT溶液中酸浓度增大时，有两种情况：溶液中酸浓度增大时，有两种情况：A、酸浓度不大时，酸与蛋白质分子结合成盐，、酸浓度不大时，酸与蛋白质分子结合成盐，使使z增大，增大，P增大，有利于膨胀。增大，有利于膨胀。B、酸浓度很大时，孔壁上的蛋白质分子全部、酸浓度很大时，孔壁上的蛋白质分子全部形成离子，过剩的酸使溶液中的形成离子，过剩的酸使溶液中的x增大，故增大，故P减小。减小。22222222y+z=(2y+z)=4y+4yz+z4x=4y+4yzP=(4x+z-2x)RT又有：从等电点（从等电点（z最小，最小，P最小）开始往蛋最小）开始往蛋白质溶液中
24、加酸，开始因白质溶液中加酸，开始因z值增大膨胀度值增大膨胀度也增大，但后又因也增大，但后又因x增大又使膨胀度减小，增大又使膨胀度减小，出现一极大值。出现一极大值。同理，在碱性条件下，也会出现一极同理，在碱性条件下，也会出现一极大值。大值。3）盐的影响）盐的影响 主要是阴离子的影响，顺序为主要是阴离子的影响，顺序为：23334SCNIBrNOClOClCH COOSO柠檬酸根氯离子及其前面的离子促进膨胀；乙酸根氯离子及其前面的离子促进膨胀；乙酸根后面的离子使凝胶收缩。后面的离子使凝胶收缩。4）其它）其它 凝胶的老化度，交联度也影响膨胀。老化凝胶的老化度，交联度也影响膨胀。老化度越高，交联度越高，
25、膨胀越小。度越高，交联度越高，膨胀越小。3.6 凝胶中的扩散作用和化学反应凝胶中的扩散作用和化学反应一、扩散作用一、扩散作用 水凝胶中，分散相和分散介质都是连续相，物水凝胶中，分散相和分散介质都是连续相，物质可在其中扩散。质可在其中扩散。1、影响物质在凝胶中扩散的因素、影响物质在凝胶中扩散的因素1）凝胶的浓度：凝胶的浓度：浓度越高，物质的扩散速度越慢。浓度越高，物质的扩散速度越慢。凝胶有骨架，物质在其中扩散途径变长，延长凝胶有骨架，物质在其中扩散途径变长，延长扩散时间。扩散时间。浓度增加，结构中的空隙变小，特别是在水化浓度增加，结构中的空隙变小，特别是在水化层中运动更慢，使扩散变慢。层中运动更
26、慢，使扩散变慢。低浓度凝胶中，小分子物质的扩散速度与在纯低浓度凝胶中，小分子物质的扩散速度与在纯液体中的扩散速度几乎没有差别。液体中的扩散速度几乎没有差别。2）扩散分子的性质（大小）扩散分子的性质（大小）分子越大，在凝胶中扩散速度越慢，尤其在分子越大，在凝胶中扩散速度越慢，尤其在浓凝胶中越显著。直径大于浓凝胶中越显著。直径大于20nm的胶粒在凝胶的胶粒在凝胶中几乎不扩散。中几乎不扩散。应用：利用已知大小胶粒的扩散作用，可确应用：利用已知大小胶粒的扩散作用，可确定凝胶中空隙的大小。已知凝胶空隙的大小，定凝胶中空隙的大小。已知凝胶空隙的大小，可确定扩散物质分子的大小。可确定扩散物质分子的大小。二、
27、化学反应二、化学反应 由于物质在浓凝胶中扩散速度减慢，无由于物质在浓凝胶中扩散速度减慢，无机械扰动和液体的对流等，使反应生成的不溶机械扰动和液体的对流等，使反应生成的不溶物呈现出特殊现象物呈现出特殊现象Liesegang（里根）环。（里根）环。1、形成、形成例如：例如：3.3%热明胶溶液，加入少量热明胶溶液，加入少量K2Cr2O7，倒入试，倒入试管中冷却，胶凝后，在上面倒入一层管中冷却，胶凝后，在上面倒入一层AgNO3溶液，几天溶液，几天后，可看到褐色后，可看到褐色Ag2Cr2O7沉淀，从上而下一层层分布，沉淀，从上而下一层层分布，层与层之间是没有沉淀的空白区。用培养皿也可进行同层与层之间是没
28、有沉淀的空白区。用培养皿也可进行同一实验，这时，得到同心环形沉淀。一实验，这时，得到同心环形沉淀。2、原因、原因Ostwald的过饱和理论：高浓度的的过饱和理论：高浓度的AgNO3从上往下扩从上往下扩散，散，K2Cr2O7向上扩散，在第一层生成向上扩散，在第一层生成Ag2Cr2O7沉淀必沉淀必须要过饱和，在生成沉淀后，紧靠区域的须要过饱和，在生成沉淀后，紧靠区域的K2Cr2O7浓度浓度降低，就出现空白区。降低，就出现空白区。形成间歇性沉淀的主要原因可能是因为无对流存在。形成间歇性沉淀的主要原因可能是因为无对流存在。自然中的里根环有雨花石、玛瑙等中的环状花纹。自然中的里根环有雨花石、玛瑙等中的环
29、状花纹。四、四、凝胶网络的应用凝胶网络的应用制备单分散的纳米颗粒。制备单分散的纳米颗粒。五、硅酸铝凝胶的制备和结构特性五、硅酸铝凝胶的制备和结构特性 硅铝凝胶（硅铝凝胶（silica-alumina gel)是重要的吸是重要的吸附剂和催化剂。附剂和催化剂。硅铝凝胶的制备有硅铝凝胶的制备有1）浸渍法浸渍法，用铝盐溶液，用铝盐溶液浸渍硅酸水凝胶。浸渍硅酸水凝胶。2）混合法混合法，将纯净的，将纯净的SiO2和和Al2O3水凝胶湿法混合。水凝胶湿法混合。3）共胶法共胶法，用水玻，用水玻璃和铝盐溶液直接反应。璃和铝盐溶液直接反应。1、共胶法流程、共胶法流程酸化硫酸铝溶液酸化硫酸铝溶液水玻璃溶液水玻璃溶液
30、在一定在一定pH值下混合值下混合硅铝溶液硅铝溶液制成硅铝凝胶小球制成硅铝凝胶小球老化老化铝盐活化铝盐活化表面活性剂浸渍表面活性剂浸渍干燥干燥焙烧（活化）焙烧（活化）硅铝溶胶的形成硅铝溶胶的形成用酸化硫酸铝溶液和水玻璃溶液反应制备硅用酸化硫酸铝溶液和水玻璃溶液反应制备硅铝溶胶。在加压下把水玻璃溶液和铝盐溶液以很铝溶胶。在加压下把水玻璃溶液和铝盐溶液以很细的液流形式同时注入混和器中，生成溶胶，并细的液流形式同时注入混和器中，生成溶胶，并在一定高度的油柱中成型生成凝胶。在一定高度的油柱中成型生成凝胶。A、氧化物浓度、氧化物浓度 无机溶胶中氧化物浓度直接由原料液浓度无机溶胶中氧化物浓度直接由原料液浓度
31、决定。决定。原料液氧化物浓度高，则其过饱和度高，原料液氧化物浓度高，则其过饱和度高，会生成大量晶核，它们不易长大，只能得到较会生成大量晶核，它们不易长大，只能得到较小的颗粒，有利于形成具有较细的孔结构和较小的颗粒，有利于形成具有较细的孔结构和较大比表面的凝胶。大比表面的凝胶。凝胶的孔体积随起始溶液的浓度的提高而增凝胶的孔体积随起始溶液的浓度的提高而增加。加。影响非弹性凝胶类产品干胶最后结构的因素影响非弹性凝胶类产品干胶最后结构的因素太多，文献结论不统一。太多，文献结论不统一。溶胶形成条件对凝胶结构的影响溶胶形成条件对凝胶结构的影响B、pH值值 硅铝溶胶的硅铝溶胶的pH值不仅影响胶凝速度，而且值
32、不仅影响胶凝速度，而且影响凝胶的孔结构。影响凝胶的孔结构。pH值为值为9时胶凝速度最快，在强酸强碱介质时胶凝速度最快，在强酸强碱介质中不胶凝。中不胶凝。介质介质pH值低，胶粒将吸附大量值低，胶粒将吸附大量H+并形成很并形成很厚的水化层，使稳定性增大，导致粒子成长速厚的水化层，使稳定性增大，导致粒子成长速度减慢或受到抑制。度减慢或受到抑制。介质介质pH值高，有利于粒子长大，形成的凝胶值高，有利于粒子长大，形成的凝胶具有较大的孔隙和较小的颗粒密度。具有较大的孔隙和较小的颗粒密度。、成球、成球 硅铝溶胶通过分配伞流入油柱，液滴呈球形，硅铝溶胶通过分配伞流入油柱，液滴呈球形，溶胶的溶胶的pH值适当时，
33、液滴在沉降过程中胶凝值适当时，液滴在沉降过程中胶凝成凝胶。成凝胶。随介质随介质pH值的增加，凝胶的孔径变大，比表值的增加，凝胶的孔径变大，比表面降低。面降低。、老化、老化 硅铝溶胶在油柱中胶凝后，虽然形成网状结硅铝溶胶在油柱中胶凝后，虽然形成网状结构，但没有最后成型。老化时骨架收缩、凝胶构，但没有最后成型。老化时骨架收缩、凝胶结构加固并有水析出。结构加固并有水析出。延长老化时间、提高老化程度和增大老化过延长老化时间、提高老化程度和增大老化过程中介质程中介质pH值，有利于形成大孔凝胶。值，有利于形成大孔凝胶。、铝盐活化、铝盐活化 用铝盐活化硅酸铝凝胶，是把钠离子交换出用铝盐活化硅酸铝凝胶，是把钠
34、离子交换出来，一是除去催化剂毒物钠，二是增加凝胶中来，一是除去催化剂毒物钠，二是增加凝胶中铝含量，利于提高催化剂活性。铝含量，利于提高催化剂活性。、水洗、水洗 洗去凝胶中的洗去凝胶中的SO42-离子和其他杂质。离子和其他杂质。洗涤水洗涤水pH值增大，或表面张力降低，或用丁值增大，或表面张力降低，或用丁醇全部或部分取代水凝胶中的水，可增大硅铝醇全部或部分取代水凝胶中的水，可增大硅铝凝胶的孔径。凝胶的孔径。表面活性剂浸渍表面活性剂浸渍 防止凝胶在干燥过程中破裂，提高小球的防止凝胶在干燥过程中破裂，提高小球的完整率和机械强度。完整率和机械强度。、干燥、干燥 水凝胶脱水干燥后结构才最后固定。水凝胶脱水
35、干燥后结构才最后固定。脱水时毛细管收缩，在收缩过程中骨架的机脱水时毛细管收缩，在收缩过程中骨架的机械强度逐渐增大，如收缩的强度可以对抗收缩械强度逐渐增大，如收缩的强度可以对抗收缩压，凝胶的孔结构就固定下来；否则，干燥过压，凝胶的孔结构就固定下来；否则，干燥过程中凝胶破碎或龟裂。程中凝胶破碎或龟裂。、焙烧、焙烧 在在120脱水干燥硅铝凝胶，可除去凝胶中的自脱水干燥硅铝凝胶，可除去凝胶中的自由水和部分吸附水。由水和部分吸附水。要除去更多吸附水必须在要除去更多吸附水必须在350左右。凝胶在此左右。凝胶在此温度下焙烧，可提高吸附性能和催化活性，这步温度下焙烧，可提高吸附性能和催化活性，这步也叫活化。也叫活化。此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
