Способ получения пористого керамического материала

Союз СоветскихСоциалистическихРеспубиии ИЗОБ К АВТОРСКО(23) Приоритет -Опубликовано ударетванних квинтвт ССЕР ланаи наабратеннй н атнрытнйопу 72) Авторы изобретеии А. А, Артемова, А, В,Киселев и Ю, С. Йикитин Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знаме осударственный университетимени М. В. Ломоносова 71) Заявитель(54) СПОСОБ НИЯ ПОРИСТОГО КЕРАМИЧЕСКОГОТЕРИАЛА Изобретение относится к ния пористого керамического пользуемого в качестве носит персных адсорбентов, катализ ческих объектов (клеток и ф меров. способам получематериала, исля высокодис.торов, биологи- ерментов), полиИзвестен-способ приготовления пористых керамических материалов, заключающийся в том, что из сферических частиц полистирола готовят прочный пористый каркас, затем про 1 а питывают его водной суспенэией керамическо. го материала, высушивают полученный, продукт для эатвердевания керамической массы, а затем извлекают из него полистирол, растворяя его в подходящем растворителе или выжигая на воздухе, При этом получается пористый кем мический материал, размеры пор которого зависят от размера частиц полистирола. По известному способу удается получать пористый керамический материал с размерами пор больше 150 мкм 1)Существенным недостатком укаэанного способа является трудность получения из часгиц полистирола достаточно прочного пористого каркаса, способного легко пропитываться вязкой суспензией керамического материала, Для скрепления частиц полистирола друг с другом и получения пористого каркаса необходимо пластифицировать частицы полистирола, обрабатывая их растворителем (например, ацетоном) при строго определенных условиях. Поскольку вязкая суспензия керамического материала трудно проникает в поры каркаса, то для повышения текучести суспензии в нее рекомендуется добавлять поверхностно-активное вещество, а сам каркас приходится формировать нз частиц полистирола с размерами от 0,2 до 1,5 мм, Поэтому по известному методу можно получить пористый керамический носитель лишь с очень крупными порами и размером более, 150 мкм, и не удается получить поры диаметром от 2 - 3 мкм и выше, что существенно ограничивает его свойства и область применения, Кроме того, известный метод не дозволяет в заметных пределах изменять объем пор, так как упаковка сферических частиц полистирола, формирующих пористый каркас, не зависит для узких фракций частиц от их размера,3 71700Наиболее близким к описываемому способуявляется способ получения пористого керамического материала путем смещения наполиителяс водным раствором солей неорганических огне.упорных окислов, упаривания, прокалив анияпри температуре выше температуры плавления.соли, охлаждения и последующего обжига 12).Недостатком указанного способа является трудность получения материала с равномерно распре.деленными порами,размер которых 2 мкммкм ОЦель изобретения - получение материалас размером пор от 2 мкм до 150 мкм.Она достигается тем, что в способе полу.чения пористого керамического материала пу.тем смешения наполнителя с водным раство. 15ром неорганической соли, прокаливания притемпературе выше температуры плавления соли и последующего обжига, наполнитель смешивают с насыщенным водным раствором не.органической соли и порошком этой соли, а20после прокаливания соль полностью вымываютводой, затем осуществляют сушку и обжиг.Кроме того в способе наполнителем можетбыть каолин, который смешивают с сольюхлоридами или сульфатами щелочных металлов 25при соотношении между каолином и общимсодержанием соли от 1 - 1,2 до 1-3,8, при этомсушку ведут при температурах 20-250 С, аобжиг при 900 - 1200 С.В качестве неорганической соли можно зобрать, предпочтительно соли калия, а в качест.ве керамической массы лучше испольэоватькаолин. Изменяя соотношение между количеством исходной керамической массы и количест.вом вводимой растворимой добавки неорганической соли, можйо регулировать пористостьполучаемого керамического носителя, а изменяя размеры частиц соли, можно изменять размеры пор носителя. При этом лучше смешиватькерамическую массу с порообраэователем в 40соотношении 1;1,2 до 1:3,8 и применять узкиефракции частиц соли размером менее 200 мкмСпособ йозволяет получать пористый керами.ческий носитель с объемом пор от 0,19 до2,23 см/г и диаметрами пор от.2 - 3 мкм до150 мкм и выше,Ниже приведены конкретные примеры осу.ществления предлагаемого способа полученияпористого керамического носителя.П р и м е р 1. Для полученйя образца 1 о40 г каолина смешивают в фарфоровой ступ;ке с 40 г измельченного хлористого калия(с размерами частиц менее 40 мкм) и с 30 млнасыщенного раствора КС, содержащего 10,2 гсоли. После получения однородной массы иэ 55нее формуют гранулы размером около 6 - 8 мкм,которые высушивают на воздухе при 20 С,а затем прокаливают при 800 С 4 часа. После охлаждения образец промывают водой до полного удалени.а КС 1, а затем высушиваютпри 200 С и прокаливают при 1000 С 4 часа.Полученный образец характеризуется значениемобъема пор ч 0,54 смз/г (см,таблицу).П р и м е р 2, Для получения образца 240 г каолина смешивают с 80 г измельченного хлористого натрия (с размером частиц 250500 мкм) и с 80 мл насыщенного растворайаС, содержащего 10,8 г соли. После получе.ния однородной массы иэ нее формуют грану.лы размером около 8 - 1 О мм, которые высу.шивают при 200 С, а затем прокаливают при950 С 4 часа, После охлаждения образец отмывают дистиллированной водой до полного уда.ления йаС, затем сушат при 250 С и прокаливают при 1200" 4 часа, Полученный образец характеризуетсяя значением объема пор ч=0,57 см/гП р и м е р 3. Для приготовления образца 3 10 г каолина смешивают с 38 г измельченного сульфата калия (с размерами частиц80 - 160 мкм) и с 9 мл насыщенного раствораКВО, содержащего 1 г соли. После получения однородной массы из нее формуют гранулы размером 5 - 8 мм, которые затем высушивают при 200 С пракаливают при 1000 С4 часа. После охлаждения образец промываютводой до удаления КАБО, затем сушат при200 С н прокаливают при 1000 С 4 часа. Полученный образец, как,видно из таблицы, характеризуется значением объема пор 2,23 см/г(см. таблицу),Аналогичным образом готовили образцы4 - 12, изменяя весовое соотношение соль/каолин,вид соли и условия термообработки. Условиясинтеза этих образцов и значения их объемовпор приведены в нижеследующей таблице,Из таблицы видно, что объем пор получаемого пористого керамического материала за.висит от условий приготовления (природы иколичества соли-преобразователя, вводимой вкерамическую массу, условий термообработки).Изменяя условия синтеза можно получать об.разцы с объемом пор от 0,19 см /г до2,23 смз/г. Ртутно- йараметрическое и микроскопическое исследование отдельных образцовпоказало, что размеры пор в зависимости отусловий приготовления также изменяются вшироких пределах, Так, образец 4, полученныйс применением фракции соли КС с частицамиоколо 30 - 40 мкм, содержит поры размеромд от 8 до 50 мкм, причем наиболее распространены поры с д 20-30 мкм, Другие образцы(например, образец 7) обладают порами с размером от 1-2 до 80 мкм с преобладаниемв них пор с д=4-12 мкм. Керамические носители, полученные с применением солей с размерами частиц в 250 - 500 мкм (образцы 2,6и 8), обладают очень крупными лорами,6=100 - 400 мкм.,,3 ю с м о м м О мСЧ СЧИ Мф О с СЧ сс с, ф лсчмм-счм- счмсчм сч И О О сч О О а- сч И и ммВИм- счИфсч О фд ИОИОМсч ф сч с- о ЯдЯв7 Способ может быть применен также для по."нучения порисгых керамических материаловиного типа, если в качестве исходной керамической массы вместо каолина использоватьвещества другой химической природы - высоко.дисперсную окись алюминия, окись кремния,глины и т.п,Таким образом, способ позволяет получатьновый пористый керамический носитель с размерами пор от 2 до 150 мкм и вйше и в ши 10роких пределах от 0,19 до 2,23 смз/г, изменять его обьем пор. Способ также значительнопроще по технологии, чем известный.Изобретение может быть использовано вразвитых каталнтических и хроматографических 15процессах микробиологической, пищевой, медицинской, а также химической и нефтехими.ческой промышленности, требующих особо круп.ноно ристыхносителей.20 Формула изобретения Составитель Л. Гостева Редактор А. Конторский Техред Н.Ковалева Корректор Я. ВеселовскаяЗаказ 9746/26 Тираж 671 ПодписноеЦНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий213035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,.4 1 Способ получения пористого керами. ческого материала путем смешения наполннте 7)7003 8ля с водным раствором неорганической соли,прокаливанйя при температуре выше темпера.туры плавления соли и последующего обжига,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюполучения материала с размером пор от 2 мкмдо 150 мкм, нацолнитель смешивают с пасы.щенным водным раствором неорганической соли и порошком зтой соли, а после прокалива.ния соль; полностью вымывают водой, затем- осуществляют сушку и обжиг.,2. Способ но п, 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что наполнитель-каолин смешиваютс солью хлориды илн сульфаты щелочныхметаллов при соотношении между каолином иобщим содержанием соли от 1:1,2 до 1:3,8.3., Способ по п. 1 и п, 2, о т л и ч а.ю щи й с я тем, что сушку ведут при тем.пературе 20 - 250 С а обжиг прн 900 - 1200 С.Источники информацйи,принятые во внимание при зкспертизе1. Патент США Иф 3899556, кл. 264 - 44,опублнк. 1975.2. Авторское свидетельство СССР йф 555073,кл, С 04 В 33/28, )975.