Плазменная технология получения аморфного диоксида кремния

, , , , , ,
https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-80-90
 80-90 стр.
Одним из наиболее перспективных направлений производства является аддитивные технологии построения, в частности порошковая 3D-печать. Целью работы является создание плазмохимического метода получения аморфного диоксида кремния, удовлетворяющего по своим характеристикам для использования аддитивных технологиях построения изделий, а также в колонках применяемых а высокоэффективной жидкостной хроматографии – одного из наиболее распространенных методов изучения, а также контроля окружающей среды и продук-тов производства. Одно из основных требований к частицам – это наличие пористой структуры, поверхность которой имеет химически связанную или физически покрытую активную фазу, используемую для разделения. Разработана опытная установка получения аморфного кремнезема, особенностью которой являлась возможность быстрой и непрерывной подачи прессованных брикетов, а не порошкового материала как было ранее. Проведенные исследования показали, что разработанный плазмохимический процесс, реализуемый в условии испарения брикетов, состоящих на 70% из песка и 30% кокса достаточно эффективен для получения наночастиц оксида кремния размером менее 200 нм. Разработанный метод получения наночастиц необходимо дополнительно исследовать на способность получения наночастиц размером менее 20 нм, это так необходимо для получения удельной площади поверхности 200 м2/г, что даст возможность изготавливать из данного сырья частицы носителя неподвижной фазы колонки высокоэффективной жидкостной хроматографии.
Ключевые слова:
аддитивные технологии, жидкостная хроматография, плазмохимический метод, аморфный диоксид кремния, колонка, кремнезем, брикет, реактор, наночастицы, частицы носителя неподвижной фазы
Кашапов Н.Ф.
Доктор технических наук, профессор, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия
Ямалеев М.М.
Кандидат физико-математические науки, доцент, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия
Лукашкин Л.Н.
Лаборант, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия
Гребенщиков Е.А.
Лаборант, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия
Гилев И.Ю.
Лаборант, Казанский (Приволжский) федеральный университет, Россия
Кашапов Р.Н.
Кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, кафедра «Биомедицинской инженерии и управления инновациями», НИЛ Плазмохимическое получение функциональных материалов, Россия
Кашапов Л.Н.
Старший научный сотрудник, Казанский (Приволжский) федеральный университет, кафедра «Биомедицинской инженерии и управления инновациями», НИЛ Плазмохимическое получение функциональных материалов, Россия
[1] Lyakhovich A.M., Kashapov R.N., Kashapov N.F., Kashapov L.N. Modifying surface properties of polyamide powders for selective laser sintering // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2019. P. 012066.
[2] Kashapov N., Kashapov R., Kashapov L. Influence of the electrolytic cathode temperature on the self-sustaining mechanism of plasma-electrolyte discharge // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. Тom. 51. № 49. P. 494003.
[3] Kashapov R.N., Kashapov L.N., Kashapov N.F. Formation of cracks in the selective laser melting of objects from powdered stainless steel 17-4 PH // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2017. P. 012074.
[4] Чукин Г.Д. «Химия поверхности и строения дисперсного кремнезема»: монография. Москва, 2008 г.
[5] Pristavita R., Munz R.J., Addona T. Transferred Arc Production of Fumed Silica: Rheological Properties // Industrial & Engineering Chemistry Research. 2008. Vol. 47. № 17. P. 6790 – 6795.
[6] Meunier J.L., Mendoza-Gonzalez N.Y., Pristavita R. Two-Dimensional Geometry Control of Graphene Nanoflakes Produced by Thermal Plasma for Catalyst Applications // Plasma Chem Plasma Process. 2014. Vol. 34. P. 505 – 521.
[7] Balabanova E.Silica nanoparticles produced by thermal arc plasma. Modelling // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. 2003. Vol. 5. № 3. P. 679 – 686.
[8] Balabanova E. Synthesis of nanostructured materials by means of thermal plasma. Modelling of the processes // Revue Roumaine de Chimie. 2008. Vol. 53. № 2. P. 83 – 100.
[9] Космачев П.В. Получение наноразмерного диоксида кремния плазменно-дуговым методом из высококремнеземистого природного сырья: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Томск, 2017.
[10] Balabanova E.G., Levitsky A.A., Oliver D.H. Modelling of the processes of ultrafine SiO2 production under thermal plasma conditions. Czech J Phys. 1994. Vol. 44. P. 139 – 152.
[11] Khavryutchenko A.V., Khavryutchenko V.D. Fumed silica synthesis. Influence of hydrogen chloride on the fumed silica particle formation process. Macromol. Symp. 2003. Vol. 194. P. 253 – 268.
[12] Айлер Р. «Химия кремнезема» 1982 г., «Мир».
[13] Recent developments in LC column technology. LCGC Supplements, Special Issues-06-01-2018. Vol. 36. Issue 6.
[14] Fekete S., Murisier A., Losacco G.L., Lawhorn J., Godinho J.M., Ritchie H. Using 1.5 mm internal diameter columns for optimal compatibility with current liquid chromatographic systems // Journal of Chromatography A. 2021. № 1650. P. 462258.
[15] Bell D.S. New chromatography columns and accessories for 2018 // LCGC Supplements, Special Issues-06-01-2018. Vol. 36. Issue 6. P. 234 – 247.
Кашапов Н.Ф., Ямалеев М.М., Лукашкин Л.Н., Гребенщиков Е.А., Гилев И.Ю. Кашапов Р.Н., Кашапов Л.Н. Плазменная технология получения аморфного диоксида кремния // Строительные материалы и изделия. 2022. Том 5. № 5. С. 80 – 90. https://doi.org/10.58224/2618-7183-2022-5-5-80-90