Silica Gel as a Sorbent and Catalyst Support: the Improvement of Technologies and the Search for Alternative Production Routes

Silica gels are the porous materials widely employed in both the industry and housekeeping. Domestic manufacturers produce bead and powder silica gels; however, some application fields of silica gels completely depend on the import. So it is necessary to develop technologies for their production, the introduction of which would allow replacing the imported silica gels. The paper describes methods for improving the properties of bead silica gels and new approaches to the production of powder silica gels and silica gels with the ordered pore structure. It was proposed to use inexpensive feedstock for their preparation, particularly, industrial wastes from the production of alumina – Si-stoff, and the natural material – diatomite. By controlling the parameters of deposition and formation of the silica structure it is possible to obtain silica gels with a wide range of pore structure characteristics, which could be used in various application fields.

1. Информационный блог на сайте компании ООО «ИХТЦ», https://ect-center.com/blog/silicagel_1

2. Сайт компании ООО «СкатЗ», https://skatz.ru/

3. Сайт компании ООО «Комета», https://www.extrasil.com/company/

4. ГОСТ 18307–78. Сажа белая. Технические условия.

5. Кандырин К.Л. Белая сажа для шинных резин: Тенденции последних лет и перспективы // Каучук и резина. 2011. № 4. С. 37–42.

6. Патент РФ № 2404122. Способ получения гранулированного без связующего цеолита типа NaX высокой фазовой чистоты. Опубл. 20.11.2010.

7. Патент РФ № 2450970. Способ получения цеолитного адсорбента структуры АХ и цеолитный адсорбент структуры АХ. Опубл. 20.05.2012.

8. Иванчев С.С., Иванчева Н.И., Хайкин С.Я., Свиридова Е.В., Рогозин Д.Г. // Высокомолекулярные соединения. 2006. Т. 48. С. 423–429.

9. Noskova Yu.A., Kazakov V.A., Perederii M.A. // Solid Fuel Chem. 2008. V. 42. № 6. P. 349–353. DOI: 10.3103/S0361521908060049.

10. Патент РФ 2635710. Способ получения силикагеля. Опубл. 15.11.2017.

11. Mokhatab S., Poe W.A., Mak J.Y. Handbook of Natural Gas Transmission and Processing Principles and Practices. Fourth Edition. Elsevier. 2019.

12. Патент РФ 2700999. Способ получения влагостойкого силикагеля. Опубл. 24.09.2019.

13. Комаров В.С., Ратько А.И., Андрианова Т.И. Способ получения водостойкого силикагеля / А.с. SU 981215 A1, 15.12.1982. Заявка № 3311543 от 20.04.1981.

14. Неймарк И.Е., Шейнфайн Р.Ю. Силикагель, его получение, свойства и применение. Киев: Наукова думка, 1973. 202 c.

15. Патент РФ 2 705 065. Способ адсорбционной осушки и очистки природного газа. Опубл. 01.11.2019.

16. Чукин Г.Д. Химия поверхности и строение дисперсного кремнезёма. М.: Типография Паладин, ООО «Принта», 2008. 172 с.

17. Beck J.S., Vartuli J.C. Roth W.J. et. al. // J. Am. Chem. Soc. 1992. V. 114 (27) P. 10834–108431. DOI: 10.1021/ja00053a020.

18. Pal, N., Lee, J.-H., Cho, E.-B. // Nanomaterials. 2020. V. 10(11). 2122. P. 1–38. DOI: 10.3390/nano10112122.

19. Zhao D., Feng J., Huo Q., Melosh N., Fredrickson G.H., Chmelka B.F., Stucky G.D. // Science. 1998, V. 279 (5350). P. 548–552. DOI: 10.1126/science.279.5350.548.

20. Gibson L.T. // Chem. Soc. Rev. 2014. V. 43(15). P. 5163–5172. DOI: 10.1039/c3cs60096c.

21. Vyshegorodtseva E.V., Larichev Yu.V., Mamontov G.V. // J. Sol-Gel Sci. Tech. 2019. V. 92(2). P. 496–505. DOI: 10.1007/s10971-019-05034-y.

22. Mikheeva N.N., Zaikovskii V.I., Mamontov G.V. // Microporous Mesoporous Mat. 2019. V. 277. P. 10–16. DOI: 10.1016/j.micromeso.2018.10.013.

23. Mamontov G.V., Gorbunova A.S., Vyshegorodtseva E.V., Zaikovskii V.I., Vodyankina O.V. // Catal. Today. 2019. V. 333. P. 245–250. DOI: 10.1016/j.cattod.2018.05.015.

24. Mikheeva N.N., Zaikovskii V.I., Mamontov G.V. // J. Sol-Gel Sci. Tech. 2019. V. 92. P. 398-407. DOI: 10.1007/s10971-019-05031-1.

25. Патент РФ 2771045. Сорбционно-каталитический материал для нейтрализации выбросов летучих органических соединений. Опубл. 25.04.2022.

26. Mikheeva N.N., Zaikovskii V.I., Larichev Y.V., Mamontov G.V. // Mater. Today. Chem.. 2021. V. 21. 100530. DOI: 10.1016/j.mtchem.2021.100530.

27. Pasricha S., Gahlot P., Mittal K., Rai, Devansha; Avasthi N., Kaur H., Rai S. // ChemistrySelect 2022. V. 7 (7). e202103674. DOI: 10.1002/slct.202103674.

28. Raju N.A., Prasad D., Srinivasappa P.M., Biradar A.V., Gholap S.S., Samal A.K., Nagaraja B.M., Jadhav A.H. // Sustainable Energy and Fuels. 2022. V. 6 (5). P. 1198–12487. DOI: 10.1039/d1se01916c.

29. Taherian Z., Khataee A., Han N., Orooji Y. // Journal of Industrial and Engineering Chemistry. 2022. V. 107. P. 20–30. DOI: 10.1016/j.jiec.2021.12.006.

30. Liu C., Li Q., Zhang D., Li Y., Liu J., Xiao X. // Progress in Chemistry. 2021. V. 33 (11). P. 2085–2102. DOI: 10.7536/PC200857.

31. Galabova B.B. // Tropical Journal of Pharmaceutical Research. 2021. V. 20 (5). P. 1091–1100. DOI: 10.4314/tjpr.v20i5.30.

32. Отходы производств и потребления – резерв строительных материалов : монография / В.И. Бархатов, И.П. Добровольский, Ю.Ш. Капкаев. Челябинск: Изд-во Челяб. гос. ун-та, 2017. 477 с. (Классический университет). ISBN 978-5-7271-1436-0.

33. Патент РФ 2723623. Способ получения кускового силикагеля. Опубл. 16.06.2020.

34. Шабанова Н.А., Саркисов П.Д. Золь-гель технологии. нанодисперсный кремнезем. М., 2012. Сер. Нанотехнологии.

35. Патент РФ 2740995, Способ получения микрокремнезема из природного диатомита осаждением раствора азотной кислоты. Опубл. 22.01.2021.

36. Патент РФ 2727393. Высокопористый материал на основе диатомита и способ его получения. Опубл. 21.07.2020.

37. Zubkov A.V., Vyshegorodtseva E.V., Bugrova T.A., Mamontov G.V. // Journal of Physics: Conference Series. 2020. V. 1611(1). 012040. DOI: 10.1088/1742-6596/1611/1/012040.

38. Lv Z., Jiang A., Jin J. // Construction and Building Materials. 2021. V. 308. 124993. DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2021.124993.

39. Mardiana S., Azhari N.J., Ilmi T., Kadja G.T.M. // Fuel. 2022. V. 309. 122119. DOI: 10.1016/j.fuel.2021.122119.

40. Li X., Li N., Gao Y., Ge L. // Chinese Journal of Catalysis. 2022. V. 43 (3). P. 679–707. DOI: 10.1016/S1872-2067(21)63863-9.