[发明专利]一种利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅的方法

说明书

本发明公开了一种利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅的方法。所述方法以二、三级硅藻土为原料，经过与氢氧化钠溶液的碱溶反应，过滤后获得以硅酸钠为主要成分的水溶液，调节滤液波美度，经过活性炭吸附除杂后与酸反应获得纳米沉淀二氧化硅产品。与现有方法相比，本发明所述方法具有较低的能耗和生产成本，使低品位硅藻土得到有效利用，不产生新的污染，更加节能环保，有利于工业化生产。本发明制备的纳米沉淀二氧化硅符合国家质量标准。

技术领域

本发明属于纳米材料和环境友好材料技术领域，具体涉及一种利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅的方法。

背景技术

沉淀二氧化硅俗称白炭黑，是以极其微细的无定形二氧化硅颗粒为主要成分的化工原料，在塑料、橡胶、牙膏、医药、涂料等众多领域有着广泛的应用。无定形二氧化硅有两种制备方法，一是气相法，就是将硅原料(SiCl₄)气化后与氧和氢高温反应得到，具有纯度高、分散性好、应用性能好等特点，在医用材料、牙膏、化妆品等领域广泛使用。其不足之处在于生产成本高。二是化学沉淀法，就是使用硅酸钠溶液、硅酸钾溶液与酸在一定的工艺条件下反应制得。化学沉淀法制得的白炭黑在涂料、橡胶、塑料、电线电缆等领域应用十分广泛。

随着我国人民生活水平的逐渐提高和工业发展的需要，对白炭黑的质量和应用性能提出了越来越高的要求。如近年来美国对我国的轮胎实行限制使用的政策，其主要原因是橡胶轮胎使用的主要是炭黑，虽然强度能够满足应用性能要求，节能降噪方面却不如高档白炭黑。目前，我国在高性能白炭黑制备方面还处于落后状态，不能满足国内需求。

硅藻土是以二氧化硅为主要成分的、由硅藻死亡后残骸形成的矿物。随着杂质含量的不同，硅藻土的应用性能相差很大。一般的硅藻土助滤剂、催化剂载体、吸附剂等都使用一级土，大量的二、三级硅藻土被堆放在矿区周围，占用土地并形成了粉尘污染。对二、三级硅藻土的高附加值利用具有十分重要的意义。

传统的沉淀二氧化硅制备是以硅石为资源，将硅石破碎后与碳酸钠或者硫酸钠混合后高温煅烧，然后水淬形成泡花碱，再溶解于水后与酸反应获得。制备泡花碱过程的生产成本高、能耗高，且会产生大量的钠蒸气等污染。国内不少地区已经在限制泡花碱的生产。而硅藻土与氢氧化钠可以在水溶液中反应获得硅酸钠溶液，不存在污染的问题。利用二、三级硅藻土获得高性能沉淀二氧化硅，既可以减少低品位硅藻土排放带来的污染和占用土地的问题，也可以减少硅石制备泡花碱过程中的高能耗与环境污染问题。因此，利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅具有重要的实用意义。

发明内容

为了解决现有的沉淀法制备二氧化硅过程中存在成本高、能耗高等问题，以及解决低品位硅藻土占用土地和对环境的污染问题，本发明提供一种利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅的方法。所述方法以二、三级硅藻土为原料，经过与氢氧化钠溶液的碱溶反应，过滤后获得以硅酸钠为主要成分的水溶液，调节滤液波美度，经过活性炭吸附除杂后与酸反应获得纳米沉淀二氧化硅产品。与现有方法相比，所述方法具有较低的能耗和生产成本，使低品位硅藻土得到有效利用，不产生新的污染，更加节能环保，有利于工业化生产。

为实现上述目标，本发明采用以下技术方案：

一种利用低品位硅藻土制备纳米沉淀二氧化硅的方法，所述方法以二、三级硅藻土为原料，经过与氢氧化钠溶液的碱溶反应，过滤后获得以硅酸钠为主要成分的水溶液，调节滤液波美度，经过活性炭吸附除杂后与酸反应获得纳米沉淀二氧化硅产品。

所述方法对原材料选用具有以下要求：

1)硅藻土，选用二、三级硅藻土，细度80～1250目，二氧化硅含量60％～86％；

2)氢氧化钠，工业级，氢氧化钠含量大于95％；

3)硫酸，工业级；

4)活性炭，工业级；

5)聚丙烯酸钠，工业级；