[发明专利]提纯碱金属硅酸盐溶液的方法

说明书

           发明领域

本发明是关于提纯碱金属硅酸盐溶液的方法，更具体地说，涉及由较低纯度的常规工业硅酸盐溶液中分离高纯、稳定的碱金属硅酸盐溶液的方法。本发明还涉及由此生产的纯化碱金属硅酸盐溶液。

          发明背景

碱金属硅酸盐溶液大多是由水和不同分子量硅酸盐阴离子的分布组成，其电荷由金属阳离子和质子平衡。此外，存在着痕量的金属和阴离子的杂质。这些杂质来源于生产硅酸盐溶液所用的原料和所述生产中所用工艺设备的侵蚀。这种杂质在硅酸盐溶液使用的场合中是不希望有的。所述应用包括硅酸盐溶液用于生产含硅的催化剂，作为色谱载体以及洗涤液。杂质可存在于含硅载体的表面上，由此，使表面性能产生不希望有的变化，例如，活性和吸附性。在长期的储存过程中，杂质的存在会导致含硅固体沉淀，成为令人讨厌的残渣留在需要净化的应用场合中。

因此，理想的是提纯碱金属硅酸盐溶液，以避免杂质的有害作用。已知有许多的方法可用来生产和提纯工业纯的碱金属硅酸盐溶液，工业纯是一种能引起某些或全部不利作用的纯度等级。例如，表1列出了一些典型的工业碱金属硅酸盐溶液，所列组成和杂质均以湿基(如以浓缩物出售)和以100％的SiO₂基计。当用于本发明中时，术语“工业碱金属硅酸盐溶液”(或“进料碱金属硅酸盐溶液”)，意指以100％SiO₂为基测量的，具有下列杂质，Al、Fe、Ca、Mg和Ti的杂质总计至少为450ppm的碱金属硅酸盐溶液。表1以“总ppm”列出了各种工业硅酸盐溶液的杂质总量，并且所列出的第一种溶液(即，宾夕法尼亚州，Valley Forge的PQ公司销售的KASIL^硅酸钾溶液)的这些杂质总量为913ppm。

一种生产碱金属硅酸盐溶液，尤其是硅酸钠溶液的通用方法，是熔融法。在这种方法中，使沙子和碳酸钠的混合物，在以燃气或燃油燃烧的回热或同流换热类型的平炉内熔融。这种方法要求纯度非常高的石英砂和碳酸钠，才能生产出基本上比表1所示的碱金属硅酸盐溶液更纯的碱金属硅酸盐溶液。

                               表1

                           工业硅酸盐溶液PQ Corp.KASIL^6 Zaclon硅酸钾    PQ Corp.N^    PQ Corp.RU^    Occidental    Vinings#9硅酸钾2.1wt.比    1.8 wt.比    硅酸钠3.22wt.比 硅酸钠2.4wt.比 Petroleum 42D硅 硅酸钠3.11wt. 比酸钠3.25wt.比％ SiO₂  26    100    26    100    28.7    100    33    100    30.1    100    28.7    100Al ppm   91    405    198   762    136     473    227   688    190     631    84      212Fe ppm   39    172    131   504    39      136    58    177    50      166    44      111Ca ppm   38    168    20    77     11      38     27    82     25      83     18      45Mg ppm   11    49     8     31     6       20     10    32     12      40     6       15Ti ppm   27    119    40    154    39      138    52    158    44      146    34      86总 ppm   205   913    397   1527   231     805    375   1136   321     1066   186     469Cu ppb   n.a.  n.a.   n.a.  n.a.   n.a.    n.a.   n.a.  n.a.  n.a.     n.a.   400     1400Ni ppb   n.a.  n.a.   n.a.  n.a.   n.a.    n.a.   n.a.  n.a.  n.a.     n.a.   100     350Cr ppb   n.a.  n.a.   n.a.  n.a.   n.a.    n.a.   n.a.  n.a.  n.a.     n.a.   300     1000Zn ppb   n.a.  n.a.   n.a.  n.a.   n.a.    n.a.   n.a.  n.a.  n.a.     n.a.   1000    3500