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No vasto campo da preparação de materiais químicos, a hidrólise em fase gasosa tem uma posição importante na preparação de Sílica coloidal de sódio com suas vantagens únicas. Este método pode controlar com precisão a distribuição do tamanho das partículas e a pureza do produto, e também pode garantir que o sol de sílica produzido tenha boa dispersibilidade e estabilidade.
As principais matérias-primas da hidrólise em fase gasosa são o clorosilano, como o tetracloreto de silício (SiCl₄), e o vapor d'água como meio de reação. Estas matérias-primas precisam ser rigorosamente selecionadas e pré-tratadas para garantir sua pureza e reatividade. É também necessário preparar uma quantidade apropriada de hidrogénio ou oxigénio como gás transportador para fornecer as matérias-primas para a zona de reacção.
O processo de reação de hidrólise em fase gasosa é o seguinte.
Mistura e aquecimento: O clorosilano e o vapor d'água são misturados em certa proporção e aquecidos até a alta temperatura necessária para a reação por meio de um sistema de pré-aquecimento. Esta faixa de temperatura está geralmente entre 1000°C e 2000°C, dependendo do tipo de reagentes e das condições de reação.
Hidrólise em fase gasosa: Em altas temperaturas, os clorossilanos sofrem violentas reações de hidrólise em fase gasosa com vapor de água. Neste processo, a ligação silício-cloro na molécula de clorosilano se quebra e se combina com o hidróxido na molécula de água para gerar dióxido de silício (SiO₂) e cloreto de hidrogênio (HCl). A equação da reação pode ser simplificada como: SiCl₄ 2H₂O → SiO₂ 4HCl.
Nucleação e crescimento: À medida que a reação prossegue, as partículas de dióxido de silício geradas começam a nuclear e a crescer gradualmente. Essas partículas permanecem suspensas na fase gasosa e formam partículas maiores por meio de colisão e polimerização. O gás cloreto de hidrogénio gerado pela reacção é imediatamente descarregado do sistema reaccional para evitar efeitos adversos no processo reaccional.
Resfriamento e coleta: As partículas de dióxido de silício geradas pela reação entram na zona de resfriamento com o fluxo de ar, esfriam rapidamente e solidificam em baixas temperaturas, e são absorvidas pela água para formar sol de sílica. A fim de melhorar a estabilidade e a dispersibilidade do sol de sílica, a solução pode necessitar de tratamento adicional, tal como adição de estabilizantes ou ajuste do valor de pH.
O sol de sílica preparado por hidrólise em fase gasosa geralmente necessita de uma série de tratamentos subsequentes para remover impurezas, ajustar a distribuição do tamanho das partículas e melhorar o desempenho do produto. Estas etapas de tratamento podem incluir filtração, lavagem, secagem e dispersão. A Sílica Coloidal de Sódio/Sílica Sol final tem boas propriedades físicas e químicas e é amplamente utilizada em fundição de precisão, indústria de revestimento, indústria de fabricação de papel e transportador de catalisador.