HÓA lý SILICAT chuong3

Khái niệm hệ phân tánKhái niệm hệ phân tán Là hệ các hạt chất rắn có kích thước rất nhỏ phân tán trong môi trường liên tục rắn, lỏng hoặc khí Với hệ silicat: môi trường phân tán thường

NỘI DUNG CHƯƠNG TRÌNH

• Silicat ở trạng thái tinh thể

Chương 3 ( 6 tiết)

CÁC SILICAT Ở TRẠNG THÁI PHÂN TÁN CAO

3.1 Phân loại hệ phân tán

3.2 C ác hiện tượng hóa keo trong hệ đất sét – nước

3.3 Các hiện tượng hóa keo khi đóng rắn chất kết dính

3.4 Bột màu trong công nghệ silicat

Khái niệm hệ phân tán

Khái niệm hệ phân tán

Là hệ các hạt chất rắn có kích thước rất nhỏ phân tán trong môi trường liên tục rắn, lỏng hoặc khí

Với hệ silicat: môi trường phân tán thường là chất lỏng hoặc pha rắn vô định hình

Tùy thuộc kích thước hạt, chia hệ phân tán

thành: Hệ phân tán thô, trung bình, hệ phân tán cao (hệ keo, hệ nano)

3.1 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN

3.1 PHÂN LOẠI HỆ PHÂN TÁN

Vai trò hệ phân tán

Vai trò hệ phân tán

3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO TRONG HỆ

ĐẤT SÉT – NƯỚC

3.2.1 • Hệ huyền phù đất sét – nước

3.2.2

• Các phương pháp làm bền huyền phù hệ đất sét – nước

3.2.3 • Khả năng hấp thụ và hấp phụ

3.2.4 • Khả năng trương nở

3.2.5 • Hiện tượng sánh

3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO

TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC

- Gồm các khoáng alumino silicate ngậm

nước có cấu trúc lớp, như: kaolinite,

halloysite, illite, montmorilonite…

- Nhiều loại đất có tên gọi riêng tùy thuộc

vào khoáng chính như cao lanh

( kaolinite), bentonite ( montmorillonite)

Khái niệm đất sét

Khái niệm đất sét

3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO

- Mỗi tấm gồm nhiều lớp cấu trúc tứ diện

[SiO 4 ] 4- và bát diện [AlO 6 ] 9- hoặc [MgO 6 ]

10-Khái niệm đất sét

Khái niệm đất sét

3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO

TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC

Tùy thuộc tỉ lệ giữa đất sét – nước, hệ đất sét – nước thể hiện những tính chất khác nhau:

- Lượng nước đủ lớn, đất sét thể hiện tính

dẻo.

- Khi nước từ 35% trở lên, các hạt sét phân

tán trong nước tạo hệ huyền phù đất sét – nước

3.2.1.Hệ huyền phù đất sét –

nước

3.2.1.Hệ huyền phù đất sét –

nước

- Kích thước hạt nhỏ Hạt rất ít chịu ảnh hưởng của gia tốc trọng trường.

- Có sự tích điện trên bề mặt hiệu ứng đẩy lẫn nhau chống sự kết tụ.

Hạt đất sét trong hệ huyền phù này ít bị lắng tụ bền.

3.2 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO

TRONG HỆ ĐẤT SÉT – NƯỚC

3.2.1.Hệ huyền phù đất sét –

nước

3.2.1.Hệ huyền phù đất sét –

nước

- Làm các hạt phân tán tích điện cùng dấu và

đẩy nhau.

- Các hạt đất sét có khả năng tích điện âm tạo

lớp điện tích kép huyền phù bền.

- Khi pH<4, hạt sét không tích điện.

- Khi pH>7, hạt sét tích điện âm dùng muối kiềm

Na 2 CO 3 , Na 2 SiO 3 , Na 2 HPO 4 Cation Na + hấp thụ lên bề mặt hạt sét tạo lớp điện tích kép bền huyền phù

3.2.2 Các phương

pháp làm bền huyền

phù hệ đất sét – nước

Phương pháp làm bền tĩnh

điện

Phương pháp làm bền tĩnh

điện

- Polymer khi hòa tan trong nước, liên kết đứttạo tâm hoạt tínhhấp thụ lên bề mặt hạt sét ngăn cản

sự tích tụ hạt sét.

- Polymer thường dùng: lòng trắng trứng, CMC, PVA

- Các polymer tác dụng tức thời, cháy và phân hủy khi nung không ảnh hưởng đến sản phẩm.

- Dễ bị phân hủy và mất tác dụng trong thời gian ngắn.

Phương pháp

hấp thụ polymer

+ Tỷ lệ các khoáng sét có trong đất.

- Các phân tử nước chiếm không gian giữa các lớp

 khoảng cách giữa các lớp cấu trúc tăng

 Là hiện tượng đất sét bị vón cục trong huyền phù đất sét – nước

 Khi sánh: huyền phù không đồng nhất, khó chảy dòng, độ nhớt tăng đột ngột.

 Hiện tượng sánh mất đi khi có tác động lực cơ học ( khuấy trộn, sục khí…)

3.2.5 Hiện tượng sánh

3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI

3.3 CÁC HIỆN TƯỢNG HÓA KEO KHI

ĐÓNG RẮN CHẤT KẾT DÍNH

Ba loại chất kết dính( tùy theo vai trò hệ keo):

1 Tác dụng kết dính do sản phẩm hệ keo quyết định

Ví dụ: Xi măng poóc lăng

Quá trình biến đổi các khoáng chính trong xi măng poóc lăng là quá trình sol – gel

Bột xi măng có kích thước 30 - 80μm Trộn nước m Trộn nước

huyền phù dạng keo huyền phù tạo gel ( do phản ứng hydrat hóa)

2 Tác dụng kết dính do các hợp chất dạng

tinh thể

Ví dụ: Xi măng manhezi, thạch cao xây dựng

Khi cho nước vào, ban đầu hòa tan một phần trong nước tạo kích thước hệ keo, sau đó kết tinh lại tinh thể kích thước

tương đối lớn

3 Tác dụng kết dính do tinh thể và các hạt

keo quyết định

Ví dụ: Xi măng xỉ sunfat

Ban đầu phụ thuộc vào các tinh thể

ettringite (Ca6Al2(SO4)3(OH)12·26H2O.)

Sau đó, quá trình biến đổi sol – gel của các hydro silicat canxi dạng keo mới quyết định tính chất

3.4 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG

NGHỆ SILICAT

3.4.1 • Bột màu cấu trúc tinh thể

3.4.2

• Bột màu tổng hợp bằng phương pháp sol – gel

3.4.3 • Màu hệ keo trong thủy tinh

3.5 BỘT MÀU ( PIGMENT) TRONG CÔNG

NGHỆ SILICAT

Dùng trang trí

Chế tạo từ oxit màu của kim loại chuyển

tiếp hoặc nhóm oxit đất hiếm.

Oxit màu thường chế tạo thành hợp chất

có cấu trúc khoáng bền vững

Nghiền mịn bột màu đến kích thước hệ keo nhằm tăng độ che phủ màu.

spinel loại một X 2+ Y 3+ O 4 :

 X 2+ Mg 2+ , Zn 2+ Co 2+ , Ni 2+ , Fe 2+ , Mn 2+ , Ca 2+ , Cu 2+

 Y 3+ : Al 3+ , Fe 3+ , Cr 3+ , V 3+ , Mo 3+ , W 3+

 Nhiệt độ nung : 1300 – 1350 0 C

- Xanh nikel: NiO.Al2O3

- Xanh spinel: FeO Al2O3; NiO.Al2O3; CdO.Cr2O3.

- Đen spinel: FeO.V2O3; MgO.V2O3; ZnO.V2O3.

- Nâu spinel: FeO.Cr2O3; MgO.Fe2O3; NiO.Fe2O3;

 spinel loại hai : X 2+Y4+O4, với:

- Nâu: 2FeO.TiO2; 2MnO.TiO2

- Xanh Cobal: 2CoO.TiO2; 2CoO.SnO2

Khoáng kém bền hơn spinel loại 1

3.5.1 Bột màu cấu trúc tinh thể

Công thức tổng quát : 3XO.Y 2 O 3 3ZO 2

- X 2+ , Y 3+ tương tự như nhóm spinel

- Z 4+ có thể là Si 4+ , Sn 4+ , Zr 4+ hoặc nhóm PO 4 3- có cấu trúc granat

Nhiệt độ tổng hợp ( 1100 – 1200 0 C)

3.5.1 Bột màu

cấu trúc tinh thể Trên cơ sở

granat

Chủ yếu tạo màu với oxit vanadi V 2 O 5

Khoáng bền ở nhiệt độ cao

Đóng vai trò chất mang màu

Tạo dung dịch rắn với oxit và chất mang màu như: Cr 2 O 3 Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 SnO 2 , MnO.Al 2 O 3 …

3.5.1 Bột màu

cấu trúc tinh thể khoáng zircon

(ZrO 2 .SiO 2 ) và baddeleid(ZrO 2 )

khoáng zircon (ZrO 2 .SiO 2 ) và baddeleid(ZrO 2 )

MÀU TRANG TRÍ MEN

Granat : 3XO.Y 2 O 3 3ZO 2 ,

X 2 + và Y 3+ tương tự nhóm spinel,

Z 4+: Si 4+ , Sn 4+ , Zr 4+ hoặc PO43-

 Tạo granat từ 1100 – 1200 0C

( ZrO 2 SiO 2 ) và baddeleid (ZrO 2 )

 Tạo d,d, rắn với V2O5, Cr2O3.Al2O3, Cr2O3.SnO2, MnO.Al2O3

 Xanh sáng ZrO2-SiO2-V2O5, nâu ZrO2-SiO2-MnO

 Xanh sẫm ZrO2-SiO2-Cr2O3,

 Vàng ZrO2- SiO2-PrO

 Hồng ZrO2-Al2O3-MnO-Fe2O3-Cr2O3

 Chất sử dụng: muối vô cơ hoặc các hợp chất cơ kim dạng sol.

triển tạo bột màu cỡ hạt 20 -100nm

( nhiệt độ tạo thấp hơn, cỡ hạt mịn hơn)

3.5.2 Bột màu tổng hợp bằng

phương pháp sol – gel

Các hạt kim loại Au, Cu, Se, Sb, Ag nấu hòa tan trong khối thủy tinh ở dạng ion.

Gia nhiệt thích hợp trong môi trường khử hạt kim loại kích thước hệ keo và tạo màu

Trong hệ keo, hạt càng lớn, bước sóng ánh sáng bị hấp thụ càng dài gây hiện tượng tán xạ as.

3.5.3 Màu hệ keo trong thủy tinh

Nồng độ sai sót tinh thể lớn phủ màu càng mạnh.

Chất tạo màu dạng keo nhạy với TP phối liệu và chế độ gia nhiệt.

Màu phụ thuộc kích thước phân tửMàu dễ biến đổi khi thay đổi đK phản ứng.

Màu sắc không phụ thuộc bản chất hóa học chất gây màu

3.5.3 Màu hệ keo trong thủy tinh