[发明专利]一种利用氯硅烷残液制备改性二氧化硅吸附剂的方法、产品及用途

说明书

本发明公开了一种利用氯硅烷残液制备改性二氧化硅吸附剂的方法，即向氯硅烷残液中滴加的硅烷偶联剂，搅拌反应，并用碱性溶液控制反应混合液pH在2‑11范围内，使所述硅烷偶联剂将氯硅烷残液水解产生的二氧化硅原位改性为兼具疏水功能的改性二氧化硅吸附剂。依据上述制备工艺，巧妙利用氯硅烷残液自身水解平衡反应生成二氧化硅特点，结合硅烷偶联剂对水解后二氧化硅的原位改性反应，促进氯硅烷残液水解平衡向生成二氧化硅方向移动，从而使氯硅烷残液充分转化为改性二氧化硅吸附剂，并且各反应步骤之间相互协同促进，有效提高用氯硅烷残液转化效率，真正实现对氯硅烷残液低成本高价值回收利用。并且，整个处理工艺简单高效、节能环保，工业实用价值高。

技术领域

本发明涉及一种新型环境材料制备以及工业废水回收利用领域，特别涉及一种利用光伏电池生产过程中产生的氯硅烷残液制备改性二氧化硅吸附剂的方法、产品及用途。

背景技术

随着绿色能源太阳能的大规模开发利用，光伏电池原料多晶硅的用途越来越广泛，中国多晶硅总产量逐年增多，但多晶硅生产的副产物氯硅烷残液的安全和环保问题日益突出。目前国内多晶硅生产大多数工艺会在反应过程中产生大量副产物，每产出1t多晶硅生成大约10t氯硅烷残液和1～5t氯化氢副产物，该氯硅烷残液中四氯化硅的质量分数可达90％，其它主要为二氯氢硅、三氯氢硅。残液由于遇水遇氧气会发生剧烈的反应并释放大量的盐酸和氢气，受到工业界及学术界的高度关注，多途径消化氯硅烷残液显得特别重要，如高温高压下利用氢气将四氯化硅还原为多晶硅的主要原料三氯氢硅目前关注得最多，对氯硅烷残液质量要求较高，其一次转化率是关键，也有相关专利(CN101445245)，但由于氢化技术不够成熟。而国内目前最大的问题是产物三氯氢硅(SiHCl₃)的收率不够高，回收三氯氢硅的成本还可能高于直接生产三氯氢硅的成本，导致该技术对氯硅烷的综合利用还未发挥重要作用。生产正硅酸乙酯，主要用作交联剂，工艺简单，但市场不大。生产更多新型有机硅化合物，还有许多技术难题。国内外氯硅烷残液的主要处理方法为水解、过滤、干燥、燃烧、结晶、高沸物回收等。国内残液处理方法主要为粗放式的水解处理方式为主，其原理为利用氯硅烷残液水解反应生成制备氯化氢气体及二氧化硅，产生的氯化氢气体经过淋洗、冷凝变为盐酸，该盐酸可以再次循环到多晶硅的生产工艺中实现废物的利用。如专利一种利用氯硅烷残液制备超细二氧化硅的方法(CN201510467160.1)。一种氯硅烷水解的方法(CN201110149586.4)。然而该过程中生成的二氧化硅由于形状不规则、颗粒大等特性难以利用，一般作为废弃物对其填埋处理。而且二氧化硅交换能力较小、骨架中晶格缺陷少、本身不具有氧化还原性，也限制了其在废水吸附处理领域的应用。为了提升二氧化硅产品性能，孔道有序可调、比表面积更大、不易团聚，有氨基等位点等。目前二氧化的改性也有相关专利，如主要用正硅酸乙酯及水玻璃制得二氧化硅，再用硅烷偶联剂进行改性，如专利(CN106799209A)，也可用硅烷偶联剂对制得纳米二氧化硅进行改性，如专利(CN16582535A)及水玻璃制得纳米二氧化硅进行原位改性(CN103360796A)，从而拓展其应用价值。

由此可见，开发一种工艺简单、环保节能，并真正实现对氯硅烷残液低成本高价值回收利用方法仍是本领域亟待解决的技术问题之一。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目在于提供一种利用氯硅烷残液制备改性二氧化硅吸附剂的方法。该制备方法可通过向氯硅烷残液中加入硅烷偶联剂的处理方式，使硅烷偶联剂将氯硅烷残液水解生成的二氧化硅原位改性为兼具疏水功能的改性二氧化硅吸附剂。整个处理方法工艺简单环保、制备的改性二氧化硅吸附剂产品能够广泛适用于工业废水净化处理领域，实用价值高，从而实现对氯硅烷残液低成本高价值回收利用。

本发明另一目的还在于提供上述制备方法制得的改性二氧化硅吸附剂及其具体用途。

为了实现上述发明目的，本发明提供一种利用氯硅烷残液制备改性二氧化硅吸附剂的方法：