[发明专利]一种节能降耗生产硅溶胶的方法

说明书

本发明属于硅溶胶制备技术领域，具体涉及一种节能降耗生产硅溶胶的方法。所述方法包括：在常压下溶解固体水玻璃得到液体水玻璃，溶解温度为50℃～100℃；将得到的液体水玻璃逐渐加入到含有二氧化硅晶种的合成釜内进行颗粒增长并进行超滤浓缩，分别得硅溶胶和超滤液；超滤液经阳离子树脂交换，得去离子水；去离子水用于继续溶解固体水玻璃。本发明方法中固体水玻璃不需要在高温高压下溶解、放料冷却，且无需进行稀硅酸加热合成稀硅溶胶、再放料冷却的步骤，此外，过程产生的去离子水得到回用，因此该方法具有节能、降耗的优点。

技术领域

本发明属于硅溶胶制备技术领域，具体涉及一种节能降耗生产硅溶胶的方法。

背景技术

硅溶胶是纳米级的二氧化硅颗粒在水中的分散液，具有颗粒均匀、无毒无污染、比表面积大、反应活性高、吸附能力和粘结性能强等特点，广泛用于建筑涂料、精密铸造、耐火材料、催化剂载体和造纸等诸多行业。

工业上生产硅溶胶主要有以下几种方法：1)金属硅溶解法，2)有机硅水解法，3)气相白炭黑分散法，4)水玻璃离子交换法。水玻璃离子交换法由于原料成本低，品种丰富而成为目前商品硅溶胶生产的主流方法。通常，水玻璃离子交换法生产硅溶胶包括以下几个步骤：

1)固体水玻璃(按《工业硅酸钠》GB/T4209-2008，固-1、固-2)加水在压力为7kg/cm²～8kg/cm²和温度为170℃～180℃下溶解，然后放料冷却至温度35℃，得到液体水玻璃，其中液体水玻璃中的固含量为35％～36％；

2)液体水玻璃稀释得到稀水玻璃溶液，其中稀水玻璃溶液中固含量为6％～7％；

3)稀水玻璃溶液在温度35℃下经阳离子树脂交换得硅酸，其中硅酸中二氧化硅的含量为5％～6％；

4)反应釜内加入硅酸，搅拌，再加入适量的碱性溶液(如氢氧化钠)，升温至100℃得到硅溶胶晶种；

5)逐渐加入稀硅酸至含有晶种的反应釜内，保持温度85～100℃，进行二氧化硅颗粒增长，直至得到所需粒径与浓度的稀硅溶胶；

6)冷却稀硅溶胶，超滤浓缩至所需浓度的成品，超滤液经废水处理排放。

目前，采用传统工艺生产1吨含有二氧化硅质量百分数为30％的硅溶胶，在固体水玻璃溶解和合成过程中共需消耗蒸气约1.3吨，超滤浓缩稀硅溶胶所产生的废水约5.3m³。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种节能降耗生产硅溶胶的方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明是通过以下技术方案获得的。

本发明的目的之一在于提供一种节能降耗生产硅溶胶的方法，包括：

在常压下溶解固体水玻璃得到液体水玻璃，溶解温度为50℃～100℃。

优选地，还包括：得到的液体水玻璃直接加入到含有硅溶胶晶种的合成釜内进行颗粒增长。优选地，所述硅溶胶晶种中二氧化硅的含量为3wt％～7wt％，所述硅溶胶晶种的粒径为3nm～7nm。

优选地，在颗粒增长同时进行超滤以移除合成釜溶液中的氢氧化钠获得超滤液。

优选地，在颗粒增长的过程中，通过调节超滤速率与合成温度来实现对合成过程中pH的控制，控制pH为8.5～10.7，控制合成温度为85℃～100℃。

优选地，所述超滤液未经冷却经阳离子树脂交换获得去离子水。

优选地，经阳离子交换获得去离子水用于溶解固体水玻璃或稀释水玻璃。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：