Новые технологии производства силикагеля в России, катализаторов и сорбентов на его основе

Силикагель можно получать из разного природного сырья (например, из натуральной глины). Однако базовым, практически единственным промышленным способом на сегодняшний день является его синтез из водного силиката натрия (жидкое стекло) и минеральных кислот - чаще всего серной кислоты. Их смешивают в контролируемых условиях, при этом происходит образование первичных частиц кремневой кислоты, которые далее полимеризуются и формируют гранулы либо массивный гель оксида кремния.

Массивный стекловидный гель разбивается на гранулы, выдерживается и сушится для получения высокопористого материала. Путем контроля условий промывки, выдержки и сушки (время, температура, pH, тип растворителя) можно изменять ключевые физические параметры силикагеля: пористость, размер пор и площадь поверхности.

Казалось бы, всё очень просто. Однако, использование жидкого стекла в синтезе усложняет дело - собственное производство силикат-глыбы затратное и ресурсоемкое дело (фактически речь идет о стекловаренном производстве). Плюс, как мы упоминали в прошлый раз, синтез силикагеля с использованием кислоты ведет к образованию соответствующего стока (сульфатный, реже - хлоридный), который нужно утилизировать (дороговизна утилизации стоков - одна из ключевых причин того, почему BASF предпочитает делать продукт в Китае).

Совместно с химиками Томского государственного университета мы предлагаем несколько инновационных вариантов производства силикагелей в необходимых промышленных масштабах. Более эффективных, менее ресурсозатратных, на основе легкодоступного сырья.

Метод позволяет получить дешевый и качественный продукт с использованием промышленных отходов, содержащих кремний, вместо их захоронения или дорогостоящей утилизации. Сама технология довольно проста и может быть адаптирована под самое разное сырье и широкий спектр синтезируемых на выходе силикагелей.

Сам процесс включает следующие этапы:

Диатомит является фактически готовым, доступным и дешевым природным материалом. В нем высокое содержание диоксида кремния (80-98%). Основная часть породы ― легко растворимая аморфная масса. Он обладает уникальной пористой структурой, необходимой для производства сорбентов и катализаторов, имеет широкие макропоры, в которых может быть синтезирован вторичный материал. Недостаток ― содержание примесей алюминия, железа, магния и других.

Разработан комплекс решений по очистке диатомита от примесей для повышения его характеристик для сорбции и в качестве носителя катализаторов. Разработан композитный пористый материал SiO₂-диатомит с удельной поверхностью более 300 м²/г, который получается непосредственно из диатомита и сохраняет его уникальную пористую структуру.

Вопрос импортозамещения силикагелей действительно актуален. Мы выяснили, что практически весь силикагель под разные нужды (около 50 тыс. тонн в год) в Россию импортируется. Потребность в качественном отечественном продукте есть.

Помимо общей задачи выпуска качественного силикагеля, соответствующего современным требованиям к его базовым характеристикам, логичней ставить конкретные задачи создания материалов на основе SiO₂ для отдельных секторов и производств: экологии, нефтепереработки, полимеризации, фармацевтики и т.п.

Выделим следующие направления, для которых при наличии промышленного интереса мы можем предложить эффективные и выгодные рынку решения:

Для внедрения всех этих решений есть все необходимое: компетенции в синтезе и исследовании сорбентов и катализаторов наших научных партнеров, лабораторная база для синтеза и масштабирования, проверки сорбционных свойств, инжиниринговые компетенции.

Мы готовы к сотрудничеству и с удовольствие ответим на любые вопросы по направлению разработки отечественных силикагелей, катализаторов и сорбентов на их основе.

Если материал оказался для вас полезным — поддержите проект и поделитесь записью!