[发明专利]一种升高水玻璃模数的方法

说明书

一种升高水玻璃模数的方法，它利用电解和电渗析的方法，提高水玻璃的模数，所得副产品氢氧化钠溶液，返用作湿法水玻璃生产的原料，所得氢气和氧气，即可以用作水玻璃生产的洁净燃料，也可以处理后作为产品出售；生产中只消耗电力，所用原料除了低模数液体水玻璃外就是纯净水或自来水；生产过程无污染，生产的产品无费物，是非常环保的生产方式，可以大大减轻能耗和污染，社会效益显著。

技术领域

本发明涉及一种无机非金属材料制备方法，具体涉及一种升高水玻璃模数的方法。

背景技术

液体水玻璃广泛应用于铸造、建筑、化工、选矿和轻工产品等许多领域，是重要的国民经济的基础材料。

水玻璃的模数是其所含二氧化硅与氧化钠的摩尔比，减少水玻璃液中的钠含量，二氧化硅含量则相对升高，即可以提高水玻璃的模数。

水玻璃生产方法有两种，一种生产方法是干法：石英砂和碳酸钠混合后在熔窑中，熔窑多以煤炭或燃油为燃料，在1300-1400度左右的高温下熔融后，冷却成型或水淬后以固体形态存放，绝大多数使用时要制成水溶液。模数在3.0左右的固体水玻璃，要用4个左右大气压的水蒸气溶解，冷却过滤后得到液体水玻璃。另一种生产方法是湿法，石英粉和液体氢氧化钠混合后，在高压釜中，通入7个左右大气压的水蒸气反应6小时左右，即得液体水玻璃。

干法生产方法的优点是产品模数高，多在3.0 以上，碳酸钠价格便宜，生产成本低；其缺点是基建投资高，生产高耗能，高污染，不仅燃料燃烧产生废气，而且原料碳酸钠融化后，有41%转化成二氧化碳排入大气中；因干法生产条件所限，产品质量一般较低；使用时要进行高温溶解，不方便。

湿法生产方法的优点是与干法相比，基建投资低，能耗低，高压蒸汽温度只在180度左右；几乎无污染，仅有少量未反应完全的石英粉废渣需要处理；产品质量高，根据使用要求便于调整；其缺点是模数低，一般在2.5以下，而大多数应用的水玻璃模数在2.7-3.3之间；原料烧碱（氢氧化钠）较贵；由于产品模数低，限制了湿法工艺的广泛应用。

为了推广无污染能耗低的湿法工艺，人们想了许多方法，比如用部分高模数水玻璃与低模数混合；或者用酸中和部分水玻璃后制成凝胶，洗去钠离子后，将凝胶溶解后再与低模数混合等等。这些方法生产成本高，工艺复杂，未能得到推广。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种升高水玻璃模数的方法，相对其它方法，工艺简单，生产成本低，无污染，有很好的推广应用前景。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

采用电解法或电渗析法把水玻璃液中部分钠离子分离出来，从而提高其模数；水玻璃是强碱弱酸盐，属于强电解质，模数2.0-3.3的水玻璃在水溶液中几乎处于完全电离状态，离解成钠离子和硅酸根负离子，并产生氢氧根负离子，溶液pH值在11.0以上；水玻璃液虽然粘度较大，但其中的离子仍处于可自由移动状态，在稀释状态下更是如此；在直流电阴极和阳极之间产生的静电场内，钠离子会向阴极移动，硅酸根和氢氧根离子会向阳极移动；利用静电力，把部分钠离子从水玻璃液中分离出来，使水玻璃液中的二氧化硅含量相对增多，从而使其模数提高。

一种利用电解法升高水玻璃模数的方法，包含如下步骤：

一、用阳离子交换膜或微孔中性膜把电解槽隔成两室，一室为阴极室，放入阴极和清水或稀氢氧化钠溶液；另一室为阳极室，放入阳极和低模数水玻璃液；

二、阴极与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连；阳极安装在搅拌装置的搅动臂上；搅拌装置设置在槽体外部；

三、启动搅拌装置的电机，搅拌装置通过搅动臂带动阳极在水玻璃液中不停地搅动；