[发明专利]气相二氧化硅的表面改性联合处理方法

说明书

本发明涉及一种气相二氧化硅的表面改性联合处理方法，所述表面改性联合处理方法包括以下步骤：(1)采用两组改性装置联合处理气相二氧化硅在每组改性装置的反应炉中用改性剂对气相二氧化硅进行改性，分别得两组改性气相二氧化硅和废气；(2)将步骤(1)所得废气分别进行分离，得到未反应的改性剂和副产物，将所得副产物作为反应助剂输入另一组改性装置的反应炉中参与改性反应，将所得未反应的改性剂返回原改性装置的反应炉中重复使用。本发明方法通过设置两组以并联方式连接的改性装置，并控制每组改性装置中改性剂的种类，相互提高彼此改性反应的效率，实现了高效、节能和零排放的效果，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及化工领域，特别是涉及一种气相二氧化硅的表面改性联合处理方法。

背景技术

气相法工艺是制备高纯超细粉体材料的主要技术方法之一。气相二氧化硅是通过氯硅烷在氢气和氧气火焰中进行高温水解缩合所合成，在气相二氧化硅粒子形成的过程中，在二氧化硅表面残留有大量的硅羟基(Si-OH)，硅羟基的存在，一方面可赋予气相二氧化硅较高的表面活性，带来一系列的特殊性能如补强、增稠和触变等性能；但同时也带来一些不利影响，比如导致气相二氧化硅容易团聚，分散困难、易吸潮等，对气相二氧化硅的后续应用影响非常大。因此通常需要对气相二氧化硅进行表面改性。

通常表面改性是选用一些有机化合物与气相二氧化硅的表面硅羟基进行反应，从而把有机基团以化学键接到气相二氧化硅表面，可降低粉体的吸潮性、提高它在有机体系中的分散性等。这个过程中往往会生成环境不友好、性质差异较大的副产物，处理不当将带来安全、环境质量风险。

另外，在连续化疏水改性过程中，由于整个生产流程是连续进行的，而且反应时间比较短，因此会有部分未反应的改性剂存在。如果未反应的改性剂分离后与尾气一起处理排放，将降低改性剂的利用效率，造成浪费，增加生产成本和环保压力。US5372795采用在粉体疏水改性完后，通过旋风分离器，把粉体和尾气分离，包含未反应的改性剂的尾气返回到合成气相二氧化硅的反应炉，用作合成气相二氧化硅的原料。但是，未反应的改性剂返回到亲水气相二氧化硅的合成，将降低气相二氧化硅和改性剂的比例，从而不能保证亲水气相二氧化硅原料和疏水改性剂用量(比例)的稳定，造成原料的配比、燃烧温度等工艺参数发生波动，进而将引起改性产品质量(产品的比表面积、粒径大小及分布)的波动。另外，上述方法，把未反应的改性剂和反应副产物一起返回到系统，导致反应炉内的副产物含量增加，副产物的存在，将影响疏水反应的效率，进一步引起最终产品的疏水改性率波动。US2002/0025288A1是通过在疏水改性后，往分离出来的尾气中补充部分气相二氧化硅，让它们与未反应的改性剂进行反应，但是，其不能对改性剂进行100％的利用并仍存在较大的尾气处理压力。

传统气相二氧化硅疏水改性方法，基本如上述专利，把未反应的改性剂和尾气一起进行循环利用，或者未反应的改性剂和尾气一起直接进入尾气处理系统，不循环利用。这些方法都在不同程度上造成产品质量波动、影响反应效率以及增大尾气处理压力。

发明内容

基于此，本发明的目的之一是提供一种亲水型气相二氧化硅的表面改性联合处理方法，其显著提高了未反应改性剂和副产物的利用率，降低了副产物处理成本，提高了反应效率和产品质量。

具体技术方案如下：

一种气相二氧化硅的表面改性联合处理方法，包括以下步骤：

(1)采用两组改性装置联合处理气相二氧化硅，每组改性装置均包含反应炉和气体分离器；在每组改性装置的反应炉中用改性剂对气相二氧化硅进行改性，分别得两组改性气相二氧化硅和废气；

(2)将步骤(1)所得废气分别进行分离，得到未反应的改性剂和副产物，将所得副产物作为反应助剂输入另一组改性装置的反应炉中参与改性反应，将所得未反应的改性剂返回原改性装置的反应炉中重复使用；