Раствор силиката калия с водой

Силикат калия

Характеристики и физические свойства силиката калия

Он растворяется в холодной воде (гидролизуется по аниону).

Рис. 1. Силикат калия. Внешний вид.

Таблица 1. Физические свойства силиката калия.

Молярная масса, г/моль

Температура плавления, o С

Получение силиката калия

Силикат калия образуется при сплавлении оксида кремния (IV) с карбонатом калия (1) или гидроксидом калия (2):

Химические свойства силиката калия

Силикат калия представляет собой среднюю соль, образованную сильным основанием – гидроксидом калия (KOH) и слабой кислотой – кремниевой (H₂SiO₃). В водном растворе она подвергается гидролизу по аниону. Наличие гидроксид-ионов свидетельствует о щелочном характере среды.

K + + SiO₃ 2- + HOH ↔ HSiO₃ — + K + + OH — ;

Силикат калия разлагается в горячей воде:

Эта соль взаимодействует с кислотами (3) и диоксидом углерода (4):

Применение силиката калия

Силикат калия используется в пищевой промышленности (добавка Е560), при производстве косметических средств, фармацевтических препаратов и кремнийсодержащих минеральных удобрений.

Примеры решения задач

Задание	Какая масса оксида кремния (IV), содержащего 25% примесей,потребуется для получения силиката калия массой 10 г по реакции с карбонатом калия?
Решение	Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кремния (IV) с карбонатом калия с образованием силиката калия:

Рассчитаем количество моль силиката калия (молярная масса равна 154 г/моль):

Согласно уравнению реакции n (K₂SiO₃) : n (SiO₂) = 1: 1. Значит,

Тогда масса оксида кремния (IV) будет равна (молярная масса – 60 г/моль):

Учитывая наличие примесей в составе оксида кремния (IV) его масса будет равна:

m (SiO₂) =3,6 × 0,25 = 0,9 г.

Ответ Масса оксида кремния (IV) равна 0,9 г.

Задание	Какая масса кремниевой кислоты может быть получена при взаимодействии 300 мл 25%-ного раствора силиката калия (плотность 1,1 г/мл) и соляной кислоты?
Решение	Запишем уравнение реакции:

Найдем массу раствора силиката калия, а также массу растворенного вещества K₂SiO₃ в нем:

m_solution =300 × 1,1 = 330 г.

Рассчитаем количество моль силиката калия (молярная масса равна 154 г/моль):

Согласно уравнению реакции n (K₂SiO₃) : n (H₂SiO₃) = 1: 1. Значит,

Тогда, масса образующейся кремниевой кислоты будет равна (молярная масса – 78 г/моль):

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Раствор — силикат — калий

Растворы силикатов калия при сушке требуют гораздо более осторожного обращения. Увеличение температуры до 90 — 100 G при сушке в массе или в пленке приводит к образований гидрата тетрасиликата калия K2O — 4SiO2 — H2O ( KHSi2O5), что идентифи-цируется рентгеноструктурным анализом. Количество KHSi2O5 в порошке, полученном при высокой температуре, может достигать половины общей массы. Технологические свойства жидкого стекла при этом в значительной степени утрачиваются. Низкотемпературная сушка в пленке т приводит к образованию видимых кристаллов KHSi2O5, жидкое стекло, содержащее 25 % SiO2, может слегка опалесцировать, щ порошок рентгеноаморфен. Распылительная сушка растворов силиката калия характерна малым временем процесса, что позволяет увеличивать температуру воздуха в зоне сушки без заметного образования плохорастворимого гидрата тетрасиликата калия. [1]

Показано, что растворы силикатов калия содержат воду, связанную как с катионами, так и с анионами, причем наблюдается равновесие между различными гидроксилсодержащими полимерными анионными группировками; кроме того, в разбавленных растворах имеется свободная вода. Характер кривой химический сдвиг б — концентрация ЗЮг ( рис. 3) позволяет предположить, что до экстремальной точки ( 100 г ЗЮг на 1 л раствора) в растворе присутствуют как гидратированные мономерные формы, так и полимерные. После этой точки происходит преимущественное образование полимерных анионных группировок и высвобождение воды. Отмечается, что при этой концентрации SiCb наиболее легко ввести щелочной алюминатный раствор и получить алюмосиликатную связку. [3]

Растворимое стекло представляет собой водный сиропообразный раствор силикатов калия или натрия. [4]

Катализатор Седлен готовят добавлением раствора силиката калия к кизельгуру. Далее для получения гелеподобного силиката калия и алюминия добавляют раствор алюмината кадия. [5]

При добавлении нитрата аммония к раствору силиката калия выпадает гель кремниевой кислоты. [6]

В проведенных нами исследованиях при испарении растворов силикатов калия ( 20 масс. % SiC2, 2 5 — 3 5) было обнаружено образование очень мало растворимых и практически не разлагающихся водой кристаллов гидрата тетрасиликата калия K. [7]

Другим способом люминофорное покрытие осаждают из раствора силиката калия KoSiOs , сушат, пропитывают водно-спиртовым раствором поливинилового спирта, содержащим дихромат аммония, сушат, экспонируют через маску и проявляют. Затем процесс повторяют для люминофоров другого цвета. Применяют и другие технологические приемы получения мозаичных телеэкранов. [8]

Подготовленная для нанесения экрана колба устанавливается горлом вверх и в нее заливается раствор силиката калия с добавкой коагулятора. Отдельно готовится суспензия люминофора путем размешивания порошка люминофора в растворе силиката калия. Суспензия через шелковое сито и специальную воронку — разбрызгиватель вливается в колбу. По истечении примерно 1 ч жидкость из колбы удаляется путем постепенного слива или при помощи сифона. Метод осаждения позволяет получать высококачественные экраны, однако производительность его невелика. Производительность значительно повышается в случае применения для нанесения экранов конвейерных полуавтоматов, в которых подача растворов и суспензии в колбы, а также выстаивание и слив жидкости автоматизированы. [9]

Кристаллический алюмосиликат калия состава К О А Оз 2S102 xR20 был приготовлен из растворов силиката калия и алюмината калия. [10]

Предварительно получают исходные компоненты: силикагель и раствор сульфата ванадила. Для приготовления силикагеля раствор силиката калия смешивают с серной кислотой. Выделившийся осадок кремневой кислоты отфильтровывают и сушат при 100 — 110 С. Сухую кремневую-тшслоту размалывают на дезинтеграторе и смешивают с раствором сульфата ванадила, который получают взаимодействием / сернистого газа с пятиокисью ванадия в водном растворе серной кислоты. Пасту формуют в виде цилиндриков диаметром 4 мм и высотой 4 мм и сушат их при 50 — 60 С. Затем температуру сушки повышают до 130 С, после чего катализатор прокаливают в токе воздуха при 430 С. [11]

К раствору ванадата калия добавляется инфузорная земля и смесь осаждается при нагревании хлорным железом. Полученный осадок вносится в раствор силиката калия , куда затем добавляется алюминат калия. Смесь нагревается до 60 и осаждается серной кислотой, добавляемой до сохранения слабощелочной реакции. [12]

Изг патентов компании Монсанто Кемикал следует упомянуть способ получения борованадиевого силиката, обладающего способностью к базообмену [ фр. Он получается при смешении растворов силиката калия , тетрабората калия и сульфата ванадила с добавлением серной кислоты до слабощелочной реакции. [13]

Из патентов компании Монсанто Кемикал следует упомянуть способ получения борованадиевого силиката, обладающего способностью к базообмену [ фр. Он получается при смешении растворов силиката калия , тетрабората калия и сульфата вянадила с добавлением серной кислоты до слабощелочной реакции. После сушки продукт обрабатывается перекисью водорода для перевода ванадия в пятивалентную форму после чего он может применяться в качестве катализатора. [14]

Для получения носителя к раствору силиката калия ( плотность 1 263 г / см3, около 20 %) прибавляют на холоду серную кислоту ( плотность 1 125 г / см3) до рН 7, отфильтровывают гель на нутч-фильтре до растрескивания осадка и без промывания высушивают при ПО-120 С в продолжение трех дней. Пятиокись ванадия ( 20 кг), суспендированную в смеси серной кислоты ( 96 % — ной, 10 л) и воды ( 50 л) обрабатывают сернистым газом до растворения. Полученный раствор сульфата ва-надила смешивают с сухим гелем кремневой кислоты ( 350 кг) и формуют пасту в таблетки ( 5×5 мм), которые сушат и прокаливают ( окисляют) при 350 — 400 С в токе воздуха в течение ночи. Такой катализатор спекается при 550 С; продолжительность его работы 10 лет. Он содержит около 7 % по весу V2O5 и от 2 3 до 3 5 % сульфата калия. [15]

Источник

Особенности жидкого стекла

Впервые жидкое стекло в лабораторных условиях было получено при взаимодействии кремниевой кислоты H2SiO3 с гидроксидами щелочных металлов (щелочами). Чаще всего для получения жидкого стекла используют щелочи на основе калия (КОН) или натрия (NaOH). В результате реакции на выходе получается средняя соль метасиликат калия (К2SiO3) или метасиликат натрия (Na2SiO3) и вода (Н2О). В сухом виде силикат калия и силикат натрия – кристаллы белого цвета, хорошо растворимые в холодной воде.

Насыщенный коллоидный раствор силикатов щелочных металлов с формулами Na2O(SiO2)n или K2O(SiO2)n – основа жидкого стекла, производимого компанией Сканворд.

В быту и торговле жидкое стекло известно под другим именем – силикатный клей. Доступность сырья, простота получения, дешевизна и уникальные свойства позволили жидкому стеклу найти применение во многих областях промышленности, строительства, быта.

В современном производстве для получения больших объемов конечного продукта используют специальные герметичные реакторы с высокой температурой и давлением. В качестве исходного сырья служат диоксид кремния и щелочь или кварцевый песок с содой. О консистенции жидкого стекла говорит его название. Это – вязкая полупрозрачная жидкость с оттенками цвета от желтого до темно-зеленого.

Вязкость раствора зависит от концентрации раствора. Уменьшением массы воды в растворе, силикатный клей легко переводится в твердое, сухое состояние. Такая форма стекла популярна у потребителей, удобна для транспортировки товара. Перед применением исходный раствор жидкого стекла получают путем добавления к твердой субстанции нужного количества воды.

Основное свойство жидкого стекла, обеспечившее ему широкое применение во всем мире – это способность склеивать самые разные материалы. На воздухе жидкое стекло со временем разлагается, поэтому его лучше держать в герметичной таре.

Преимущества и недостатки жидкого стекла

Плюсы

1. Одним из главных достоинств является высокая проникающая способность или адгезия по отношению ко многим органическим и неорганическим материалам. Отсюда вытекает способность склеивать различные поверхности, заполнять трещины и поры.
2. Клеевой раствор наносится ровным слоем, образуя гладкую поверхность, тонкую влагостойкую пленку.
3. Для достижения положительного результата не требуется много материала, у жидкого стекла – экономный расход.
4. Низкая стоимость и доступность обеспечивают дополнительную выгоду.
5. Отличные антисептические свойства. Применяется для пропитки деревянных конструкций, тем самым защищает древесину от множества микроорганизмов и вредителей.
6. Обладает антистатическими свойствами. Снимает с поверхностей избыточное статическое напряжение.
7. Обладает высокой огнестойкостью. При нанесении на материалы придает им способность сопротивляться действию высоких температур.
8. Сравнительно большой до 5 лет срок эксплуатации.
9. Экологическая безопасность, обусловленная нейтральным составом, отсутствием вредных для здоровья выделений.

Минусы

1. Хрупкость в твердом состоянии, низкая ударная прочность.
2. Применение для гидроизоляции только плотных материалов: бетона, дерева. Пористые материалы типа кирпича при отвердении в них жидкого стекла могут разрушиться.
3. Быстрое затвердевание, необходимость работать быстро с небольшими объемами раствора.
4. Имеются проблемы с получением качественной окраски или лакировки поверхности.

Виды жидкого стекла

По присутствию силиката определенного щелочного металла различают три разновидности жидкого стекла.

1. Калиевое – из-за рыхлой поверхности обладает повышенной гигроскопичностью. Чаще используется при производстве огнеупорных и силикатных красок, обеспечивая их устойчивость к повреждающим факторам. Хорошие антисептические свойства позволяют использовать как добавку против плесени и грибка. Способствует созданию антибликовой поверхности.
2. Натриевое – обладает усиленной прочностью, высокой проникающей способностью, термостойкое. Приоритетное использование в качестве клеевых составов. Создаваемое покрытие выдерживает воздействие кислот, деформирующих усилий.
3. Литиевое – на основе гидроксида лития. Высокие адгезионные свойства, качественное термоустойчивое покрытие. Сферы применения ограничены. Поверхностные слои не образуют трещин и отлично защищают от атмосферных воздействий. Применяется для создания матовых поверхностей.

Натриевое

Известно как силикатный клей на основе силиката натрия. Прозрачная вязкая жидкость. При затвердевании образует слой с высокими водоотталкивающими свойствами. Широко применяется в качестве гидроизолирующих покрытий, эксплуатационные качества которых проверены длительным временем.

Используется в строительстве, металлургии, автомобильной отрасли, быту. При нанесении на поверхность медленно твердеет, образуя прочный защитный слой.

Получают плавлением при температуре 1400 градусов кварцевого песка и соды Na2CO3 (сульфата натрия). В промышленном производстве натриевое стекло сначала получают в твердом состоянии в виде кусков зеленоватого цвета. Для получения жидкого раствора силикат-глыбы растворяют в воде.

Полученный продукт должен соответствовать ГОСТ 13078 81 и нижеперечисленным характеристикам:

• плотность – 1,3-1,45 г/см3
• срок годности – 1 год.

Выпускается в таре различной емкости, позволяющей не покупать лишний раствор.

Защищает материалы от воздействия вредных микроорганизмов. Снимает статическое напряжение. Обработанные поверхности меньше изнашиваются. Не реагирует на действия кислот, высоких температур. Применяется как огнеупорный защитный состав.

Нанесение тонким слоем обеспечивает экономный расход. Применяется для покрытия бетонных и деревянных поверхностей. Из-за пористости кирпича и угрозы его разрушения не наносится на кирпичные и другие подобные материалы. Гидроизоляционный слой кладется на очищенную от пыли и мусора, предварительно прогрунтованную поверхность.

Калиевое

Получают методом, аналогичным получению натриевого раствора. Конечный продукт обладает теми же свойствами, что и натриевый собрат. В отличие от последнего обладает гигроскопичными свойствами. Застывший слой образует матовую поверхность. Входит в состав силикатных и огнеупорных красок, значительно усиливая их эксплуатационные качества.

Плотность – 1,5-1,3 г/см3. Силикатный модуль у натриевого стекла – 2,0 -3,5, у калийного стекла – 3,5-4,5. Более высокий модуль стекла свидетельствует о лучших качественных показателях калиевого продукта. Натриевое стекло более дешевое. Общим свойством калиевого и натриевого стекла является растворимость в воде. Срок хранения раствора силиката калия – 12 месяцев.

Литиевое

Прозрачный раствор с модулем стекла более 1,5, выпускается небольшими партиями. Создавался как защитный терморегулируемый материал для космических аппаратов.

Получается путем взаимодействия водного раствора гидроксида лития и кремниевой кислоты при повышенной температуре. Литиевое стекло отличается большим коэффициентом адгезии, продолжительным сроком службы, устойчивостью к трещинам.

Области применения жидкого стекла

Строительство

1. Для гидроизоляции фундаментов, стен подвалов, цоколей домов. Раствор силиката натрия наносится широкой кистью в два слоя. Перед нанесением второго покрытия первый должен обязательно высохнуть.
2. При производстве товарного бетона. Для придания влагостойкости бетонным конструкциям при изготовлении бетонной смеси добавляется жидкое стекло.
3. Для гидроизоляции чаш бассейнов, крыш и кровель домов и различных сооружений Раствор жидкого стекла заполняет все трещины и поры в бетоне, застывает и не пропускает воду.
4. Для скрепления цементных полов в производственных помещениях.
5. Для антисептической пропитки деревянных конструкций и защиты их от высокой температуры и огня.
6. Добавка к цементным растворам для ускорения схватывания.
7. Вместо герметика, для заделки соединений трубной арматуры.
8. Растворы с добавлением огнеупорного цемента для кладки печей и каминов.
9. Устройство стяжек и наливных полов.
10. Обработка лотков и колодцев для прокладки труб отопления.
11. Производство моющих средств, антисептических составов.

В быту

• Добавка для улучшения свойств силикатных и огнеупорных красок.
• Склеивание листов ДВП или ДСП при ремонте помещений.
• Чистка кухонной посуды от нагара.
• Склеивание различных материалов: бумаги, картона, тканей, фарфора, дерева.
• Защитное покрытие для срезов веток и стволов при обрезке садовых деревьев.
• Огнезащитная пропитка тканей.
• Ремонтные отделочные работы: укладка керамической плитки в ванной, линолеума, ковровых покрытий.

В творчестве и дизайне

Жидкое стекло востребовано в творчестве архитекторов и художников, занимающихся дизайном комнат и помещений. С помощью силикатных клеевых составов реставраторы восстанавливают произведения искусства, ценные изделия из фарфора, стекла, дерева.

В автомобильной сфере для устройства защитного покрытия и полировки кузова автомашины.

• В литейном производстве для изготовления быстросохнущих формовочных смесей.
• Для изготовления электродов.
• Для обработки ПВХ-покрытий и линолеума.
• В химическом производстве и художественной отделке и декорировании применяется только калиевое жидкое стекло.

К недостаткам применения жидкого стекла можно отнести невозможность качественной покраски поверхностей с присутствием силикатов щелочных металлов.

Как сделать жидкое стекло в домашних условиях своими руками?

В торговой сети продается готовое жидкое стекло различной фасовки по сравнительно недорогой стоимости. Готовить состав собственными силами нет особой необходимости. Существуют рецепты приготовления растворов стекла дома самостоятельно.

Первый способ

1. В огнеупорную емкость насыпают чистый без примесей песок, затем добавляют карбонат натрия (кальцинированную соду) в пропорции соответственно 1: 4.
2. Смесь тщательно перемешивают и нагревают до полного растворения составных частей.
3. Следующее добавление – вода. Полученный продукт – водный раствор силиката натрия.

Второй способ

• 400 гр. гидроксида натрия (щелочи);
• 600 гр. силикогеля (используется для кошачьих туалетов);
• 500 мл воды.

В емкость с водой добавляют щелочь, помешивая длинной мешалкой. Тара должна быть из нержавеющей стали или керамики.

Затем постепенно частями добавляют селикогель. Для его полного растворения постепенно нагревают смесь, но не кипятят. В результате на выходе получают густой прозрачный раствор жидкого стекла. Его можно разбавить водой до нужной концентрации.

Третий способ – состав для полировки кузова автомобиля

Парафиновую свечу натереть мелкой стружкой и смешать в чашке с растворителем White Spirit в соотношении 2-3 части растворителя на 1 часть парафина. Полученный раствор жидкого стекла с помощью мягкой салфетки растереть на полируемой поверхности.

Важное условие! При приготовлении домашнего жидкого стекла нужно соблюдать определенные меры безопасности. Защищать глаза, открытые части тела. Могут возникнуть сложности с получением необходимой высокой температуры.

Пропорции составов с содержанием жидкого стекла

Для грунтовки оснований

Применяются растворы, состоящие из двух частей цемента и двух частей жидкого стекла. В цемент добавляется требуемое количество воды и жидкое стекло. Все перемешивается строительным миксером.

Для гидроизоляции

Цемент, песок и жидкое стекло смешиваются в равных частях. Затем смесь разбавляют водой до нужной густоты.

Огнеупорный

Для кладки печей и каминов:

• на одну часть цемента 3 части песка;
• одну пятую часть стекла от общего объема раствора;
• вода в требуемом количестве.

В жидкий цементно-песчаный раствор вводится жидкое стекло и полученный состав используется для связывания элементов кладки.

Антисептический

Для приготовления обеззараживающих составов для бетонных, деревянных и каменных поверхностей на одну часть жидкого стекла берут одну часть воды.

Ремонтный, окрасочный

Для пропитки напольных и потолочных покрытий на один литр воды добавляют 450 грамм силиката натрия.

Укладка на поверхности

Жидкое стекло наносится на обрабатываемые поверхности широкими кистями, валиками или шпателями. Обрабатываемая поверхность хорошо очищается и предварительно грунтуется, при необходимости два раза. Составы укладываются в несколько слоев, при этом, прежде чем наносится следующий слой, дают хорошо высохнуть предыдущему.

Для гидроизоляции фундаментов и стен раствор намазывается широкой кистью или валиком в 2-3 слоя. Каждая следующая полоса частично захватывает предыдущую. Первый слой сохнет перед накладыванием второго не менее 30 минут. Последним этапом выполняется слой защитной штукатурки.

Грунтовочные составы наносятся валиками, а в местах стыков стен и потолков плоскими кистями. Жидкое стекло кладется тонким ровным слоем, обеспечивающим равномерное высыхание.

Как выбрать качественный товар?

При покупке продукта лучше не брать дешевые составы. Из-за низкого качества они могут принести больше вреда, чем пользы. Следует покупать раствор в таре с нужным объемом. Перед приобретением не мешает внимательно прочитать и усвоить информацию на упаковке: имя и адрес производителя, состав, срок годности, способ и условия применения жидкого стекла.

При возможности стоит визуально проверить однородность и прозрачность раствора, отсутствие осадка, примесей. Основной гарантией выбора качественного продукта является покупка жидкого стекла у проверенных временем производителей.

Популярные производители

На территории России крупнейшими изготовителями жидкого стекла являются:

• АО «Кубаньжелдормаш» в Армавире – крупнейший поставщик натриевого стекла в южном регионе страны;
• ЗАО ТД «Стеклопродукт» в Рязани – выпускает высококачественное жидкое стекло в объеме около 200 тонн в месяц, продукция используется на ответственных стройках;
• Сканворд;
• НПО «Силикат» – Санкт-Петербургское предприятие, специализирующееся на выпуске жидкого стекла и силикатных камней;
• ООО «Меттерра» в Челябинске производит натриевое жидкое стекло по установленным государственным стандартам.

Жидкое стекло – достойный конкурент любой продукции с подобными свойствами. Позволяет качественно и быстро обработать требуемый материал. Работа с жидким стеклом не представляет особой сложности.

Следуя инструкции, начинающий мастер справится с делом самостоятельно. Низкая стоимость и небольшой расход обеспечивают значительную экономию денежных средств. Жидкое стекло или силикатный клей нашли применение в самых разнообразных сферах применения, помогают защитить дома и строения от вредных воздействий, облегчить ведение домашнего хозяйства, получать продукцию высокого качества.

Применение жидкого стекла

Источник