Calculation of polycondensation equilibria in aqueous solutions of silica and silicates

Nikolai Maliavski, Olga Zhuravlova
2018 Eastern-European Journal of Enterprise Technologies  
З метою розширення можливостей теоретичного опису кислотно-основних і поліконденсаційних рівноваг у водно-силікатних системах, пропонується деяке ускладнення використаної раніше розрахункової моделі. Більш повний облік балансу іонів Н + дозволяє математичне моделювання структури і фізико-хімічних властивостей водних розчинів не тільки розчинних силікатів, але й кремнієвої кислоти, причому з одним і тим же набором вступних термодинамічних параметрів. В основі модифікованої розрахункової моделі
more » ... жить чисельне рішення системи з восьми лінійних і нелінійних рівнянь методом Ньютона. Нова модель була використана для розрахунку параметрів молекулярно-масового розподілу кремнекисневих частинок і величини рН у водних розчинах кремнієвої кислоти, а також лужних силікатів і силікатів амінів (аміносилікатів). Визначено діапазони значень вхідних термодинамічних параметрів, що дозволяють самоузгоджене опис трьох нетривіальних експериментально спостережуваних ефектів. Це реологічна аномалія у розчинах аміносилікатів, відсутність цієї аномалії в розчинах лужних силікатів і переважно мономірний характер кремнієвої кислоти в низькоконцентрованному водному розчині кремнезему. Показано, що самоузгодженний опис трьох ефектів є можливим тільки за умови, що сума показників констант дисоціації (pK a ) и поліконденсації (pK p ) силанольної групи менше за 11.6. Для цих розчинів розраховані також концентрації гідролітичних і поліконденсаційних структур в складі аніонів та катіонів, а також про аналізовані залежності цих концентрацій від параметрів розрахункової моделі. Зокрема, показано, що для розчину кремнезему модифікація розрахункової моделі призводить до значного росту розрахованих значень рН і степеню дисоціації силанольних груп, у той час як середня ступень полімеризації практично не змінюється. Крім того, виявлено, що у розчинах аміносилікатів ступень деполімеризації силоксанового зв'язку може немонотонно залежати від величини pK a Ключові слова: розчинні силікати, силікати амінів, крем'яні кислоти, аномальна реологія, поліконденсація UDC 661.68
doi:10.15587/1729-4061.2018.140561 fatcat:ot3xfxpi4zhhfis7lftr2uviha