一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法，包括1）可溶性硅酸鹽的水溶液與酸反應(yīng)，得到硅溶膠；2)將硅溶膠加入至待處理的酸性含硅液體中反應(yīng)，得到待絮凝液體；3)向待絮凝液體中加入絮凝劑進(jìn)行絮凝，之后進(jìn)行固液分離，得到脫硅后的溶液。本發(fā)明使用可溶性硅酸鹽為原料，配制成一定濃度的溶液，用酸調(diào)節(jié)pH，熟化制備硅溶膠，該方法可實(shí)現(xiàn)酸度體系硅的深度脫除，硅含量可降至0.001%以下，且操作簡單，成本低，簡單易行。
【專利說明】一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于無機(jī)化合物加工領(lǐng)域，具體涉及到一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鈦白粉、氧氯化鋯等無機(jī)化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，對最終產(chǎn)品的雜質(zhì)含量有一定的要求，特別是硅元素的含量要求較高。鈦白粉中硅含量偏高將導(dǎo)致偏鈦酸煅燒過程中金紅石轉(zhuǎn)化率降低，鈦白粉白度下降，顏料性能不佳。而在氧氯化鋯冶金過程中硅含量偏高則會降低產(chǎn)品氧氯化鋯的純度，使產(chǎn)品的應(yīng)用受到限制。
[0003]傳統(tǒng)脫硅方法包括堿洗脫硅，即采用氫氧化鈉堿溶液將硅以硅酸鈉的形式溶解至溶液；而對酸體系脫硅，現(xiàn)有方法難以將硅含量降至10μ g/L以下，這必將影響產(chǎn)品的應(yīng)用，例如二氧化鈦及氧氯化鋯硅含量較高時(shí)難以在高端領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
[0004]目前關(guān)于硅溶膠的制備工藝，主要集中在提高硅溶膠濃度，調(diào)高硅溶膠穩(wěn)定性，提高硅溶膠吸附能力等方面，而關(guān)于其在酸體系中脫硅的工業(yè)應(yīng)用還未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種利用硅溶膠在酸性液體中深度脫硅的方法，該方法可以廣泛的應(yīng)用于無機(jī)物加工領(lǐng)域，如鈦白粉、氧氯化鋯的生產(chǎn)中。該方法包括了硅溶膠的制備及表征方法，并將這種硅溶膠和絮凝劑混合使用，達(dá)到脫硅目的。
[0006]本發(fā)明公開的方法包括:
[0007]I)可溶性硅酸鹽的水溶液與酸反應(yīng)，得到硅溶膠。
[0008]本步驟中可溶性硅酸鹽，優(yōu)選硅酸鈉、硅酸鉀或兩者的混合物，之后加入酸調(diào)節(jié)pH值，靜置熟化得到溶膠態(tài)的硅溶膠，此硅溶膠的粘度應(yīng)當(dāng)滿足0.6~10.0mm2/S，該溶膠可以用作晶種用于含硅液體中硅的去處。
[0009]優(yōu)選的，所述硅酸鹽為硅酸鈉、硅酸鉀固體或其水溶液，或者前述物質(zhì)中兩種或兩種以上的混合物。
[0010]優(yōu)選的，所述硅溶膠的粘度為0.6~10.0mm2/s。硅溶膠產(chǎn)品的粘度對于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明非常重要。在反應(yīng)過程中，其粘度的變化趨勢為:第一階段溶液區(qū)，其特點(diǎn)為粘度緩慢增大，體系為透明溶液；第二階段為亞穩(wěn)態(tài)溶膠區(qū)，其特點(diǎn)為溶液粘度增大速度明顯加快;第三階段溶液為凝膠區(qū)。
[0011]優(yōu)選的，步驟為:將可溶性硅酸鹽，溶解到水中形成硅酸鹽溶液，得到濃度為2-20% (以H2SiO3計(jì))的溶液，再加入酸調(diào)整pH，使pH為2.0-8.0，靜置熟化一段時(shí)間，得到硅溶膠，并用粘度測定其粘度。
[0012]2)將硅溶膠加入至待處理的酸性含硅液體中反應(yīng)，得到待絮凝液體；
[0013]優(yōu)選的，所述硅溶膠 的粘度為在0.6-10.0mm2/s。
[0014]優(yōu)選的，步驟2)反應(yīng)溫度為30_90°C。[0015]更優(yōu)選的，該步驟包括在此溫度下保溫?cái)嚢?~12h。
[0016]3)向待絮凝液體中加入陽離子絮凝劑進(jìn)行絮凝，之后進(jìn)行沉降、固液分離，得到脫娃后的溶液。
[0017]優(yōu)選的，步驟3)還包括:在向液體中加入陽離子絮凝劑前，將液體35_85°C保溫2 ~12h。
[0018]優(yōu)選的，陽離子絮凝劑為聚丙烯酰胺類或季銨鹽類絮凝劑。
[0019]優(yōu)選的，步驟3)中絮凝時(shí)間為0.5_72h。
[0020]更優(yōu)選的，步驟3)絮凝后的反應(yīng)體系沉降lh-10d。
[0021]本發(fā)明以可溶性硅酸鹽，優(yōu)選硅酸鈉或者水玻璃，作為原料，制備出硅溶膠，并將其作為活性除硅劑應(yīng)用在酸性體系中，實(shí)現(xiàn)硅的脫除，可將硅含量降至0.001%以下，甚至降到O ;而且本發(fā)明操作簡單，成本低，簡單易行。
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)例I
[0023]取4.5g硅酸鈉固體，溶解在IOOmL水中，配成4.5%的硅酸鈉溶液，用12%鹽酸中和酸化硅酸鈉溶液，使pH=6.0，此時(shí)硅酸鈉經(jīng)過中和后主要的產(chǎn)物為硅酸。將上述硅酸溶液靜置一段時(shí)間，在靜置過程中測定該溶液的粘度變化。約2h以后溶液的粘度增大到10.0mm2/s，得到硅溶膠。此時(shí)將上述硅溶膠30mL加入到300mL鈦液中。該鈦液為強(qiáng)酸體系，硫酸濃度約為400g/L。加入后60°C保溫約2h，之后加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑，保溫絮凝3h，沉降約24h后， 過濾。取過濾后的溶液水解，測定其固相水解物中的硅含量，發(fā)現(xiàn)其硅含量低于0.001%(以Si02)。而未添加硅溶膠，直接加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑的方法得到的產(chǎn)品中二氧化硅含量為0.8%。
[0024]實(shí)例2
[0025]取15mL水玻璃，溶解在IOOmL水中，配成硅酸鈉溶液，用20%硫酸中和酸化上述溶液，使pH=4.5。將上述硅酸鈉溶液靜置一段時(shí)間，靜置過程中，測定溶液的粘度變化。約5h后，溶液的粘度增大到1.6mm2/s，得到硅溶膠。此時(shí)，將上述硅溶膠加入到酸性鈦液中，該鈦液中硫酸含量為420g/L。加入后在60°C保溫12h，之后加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑，保溫絮凝0.5h，沉降約5h后，過濾。將過濾后得到的溶液水解煅燒后發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)物二氧化鈦中的硅含量降低到0，而未添加硅溶膠，直接采取加入陽離子型聚丙烯酰胺類絮凝劑的方法，得到產(chǎn)品中二氧化硅含量為0.8%。
[0026]實(shí)例3
[0027]取15g硅酸鉀固體，溶解在IOOmL水中，配成15%的硅酸鉀溶液，用5%鹽酸中和酸化硅酸鉀溶液，使pH=3.5，此時(shí)硅酸鉀經(jīng)過中和后主要的產(chǎn)物為硅酸。將上述硅酸溶液靜置一段時(shí)間，在靜置過程中測定該溶液的粘度變化。約12h以后溶液的粘度增大到3.0mm2/s，得到硅溶膠。此時(shí)取上述溶膠IOmL加入到300mL鈦液中。該鈦液為酸性體系，硫酸濃度約為400g/L。加入后50°C保溫約5h，之后加入陽離子型季銨鹽類絮凝劑，保溫絮凝lh，沉降約Ih后，過濾。取過濾后的溶液水解，測定其固相水解物中的硅含量，發(fā)現(xiàn)其硅含量為O(以Si02)。而未添加硅溶膠，直接采取陽離子型季銨鹽類絮凝劑的方法，得到的產(chǎn)品中二氧化硅含量為0.8%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用硅溶膠在酸體系中深度脫硅的方法，包括: 1)可溶性硅酸鹽的水溶液與酸反應(yīng)，得到硅溶膠； 2)將硅溶膠加入至待處理的酸性含硅液體中反應(yīng)，得到待絮凝液體； 3)向待絮凝液體中加入絮凝劑進(jìn)行絮凝，之后沉降、固液分離，得到脫硅后的溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述可溶性硅酸鹽包括硅酸鈉、硅酸鉀，或其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)中所使用的硅溶膠的粘度為0.6 ~10.0mm2/s。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟I)包括:配制可溶性硅酸鹽的水溶液，該溶液以H2SiO3計(jì)質(zhì)量濃度為2-20%，再加入酸調(diào)整pH，使pH為2.0-8.0，靜置熟化。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)反應(yīng)溫度為30-90°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)還包括反應(yīng)完成后，在反應(yīng)溫度下保溫?cái)嚢枰欢螘r(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)還包括:在向待絮凝液體中加入絮凝劑前，將液體35-85°C保溫2~12h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟3)中絮凝時(shí)間為0.5-72h，絮凝完成后過濾。
9.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的方法，其特征在于，步驟3)絮凝后的反應(yīng)體系沉降lh-10d。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述絮凝劑為陽離子絮凝劑，優(yōu)選聚丙烯酰胺類或季銨鹽類絮凝劑。
【文檔編號】C01B33/142GK103739010SQ201410006640
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】薛天艷, 楊軒, 劉亞輝, 齊濤 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所