Abstract
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Colloidal silica which has high surface area and excellent surface properties are chemically stable inorganic materials and used for various applications in industry. Therefore in this study, removal of sodium from sodium silicate solution by cation exchange resin, oxidation property of sodium silicate solution for formation of silica nuclei and the formation of silica sol from silicate solution by sol-gel process were investigated. When 5 times diluted sodium silicate solution with distilled water was passed through cation exchange column at 1.02 cm/min of linear velocity, silicate solution containing about 25 ppm of sodium could be obtained. The H+/Na+ exchange capability of cation exchange resin was 1.78 meq/㎖. The SiO2 content of 2% in sodium silicate solution was proper to oxidize sodium silicate with sulfuric acid. After the removal of sodium ions in sodium silicate solution, the pH of silicate solution had to be controlled above 9 for a stable silicate solution. The silica sol, of which size is about 5-10 nm, could be prepared by heating the mixed solution of sodium silicate and silicate solution removed sodium ions. And the silica sol grew into about 20 nm as silicate solution was added to silica sol solution. The silica sol was grown by the condensation of silica sol surface and reactive silicic acid rather than the aggregation of silica nuclei.
높은 비표면적과 우수한 표면 특성을 지닌 콜로이드 실리카는 화학적으로 안정된 무기재료로서 각종 산업에서 다양한 용도로 사용되고 있다. 그러므로 본 연구에서는 소디움실리케이트 수용액으로부터 양이온교환수지를 이용한 소디움 이온의 제거와 핵 생성에 필요한 소디움실리케이트 수용액의 산화반응 특성 그리고 이들 출발용액의 솔-젤 반응에 의한 실리카 솔 제조에 대하여 고찰하였다. 이온교환수지탑을 이용하여 Na+ 잔존 함량이 25 ppm 이하인 실리케이트 수용액을 얻기 위해서는 5배 희석한 소디움실리케이트 수용액을 선속도 1.02 cm/min로 투입하는 것이 적절하며, 양이온교환수지의 H+/Na+ 처리량은 약 1.78 meq/㎖이었다. SiO2를 2 wt.% 함유한 소디움실리케이트 수용액은 황산으로 산화시키기에 적당하며, 소디움 이온을 제거한 후, 안정된 실리케이트 수용액을 얻기 위해서는 용액의 pH가 9 이상으로 조절되어야 한다. 소디움실리케이트 수용액으로부터 소디움이온이 제거된 핵생성 산화실리케이트 수용액과 실리케이트 수용액을 pH 10-11로 조절하여 혼합한 다음, 20-80℃에서 솔-젤 반응하여 5-10 nm 정도 크기의 실리카 솔 입자를 제조하였다. 실리카 솔 제조 후, 2차 입자 성장을 위하여 실리케이트 수용액을 재 첨가하여 입자 크기 약 20 nm의 실리카 솔을 제조하였으며, 솔-젤 반응에 따른 실리카 솔 입자는 규산 종의 자체적인 축합중합을 통하여 실리카 핵이 형성되고 서로 간의 응집 보다는 실리카 입자 표면과 반응성 실리케이트 사이의 축합중합반응에 의하여 실리카 입자가 성장한다.
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- Publisher :The Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
- Publisher(Ko) :한국자원공학회
- Journal Title :Journal of the Korean Society for Geosystem Engineering
- Journal Title(Ko) :한국지구시스템공학회지
- Volume : 45
- No :6
- Pages :691-699
Journal of the Korean Society of Mineral and Energy Resources Engineers
