[发明专利]循环利用含有硫酸钠的废水制备高比表面白炭黑的方法

说明书

本发明提供一种循环利用含有硫酸钠的废水制备高比表面白炭黑的方法，本方法采用硫酸沉淀法制备白炭黑后得到的富含硫酸钠的废水为反应介质，并将其循环利用于硫酸沉淀法白炭黑的生产，同时结合生产工艺技术的优化，可生产高比表面白炭黑产品、最大限度地利用废水中的硫酸钠及水资源，降低了生产成本，从根本上解决了废水排放造成的环境污染和资源浪费的问题，具有显著的社会及经济效益。

技术领域

本发明涉及一种循环利用含有硫酸钠的废水制备高比表面白炭黑的方法。

背景技术

白炭黑是一种无定形态的二氧化 硅微孔粉体材料，属于重要的化工产品。白炭黑比表面积较大，通常大于130 m²/g，具有良好的分散性、吸附性、阻燃性及绝缘性，有较好的补强、增稠作用以及良好的分散、悬浮和振动液化特性，广泛应用于橡胶、硅橡胶、塑料、涂料、催化剂、造纸、医药、食品、电子、化工等行业。

硫酸钠也是重要的无机化工产品，在硫化钠、泡花碱、苛性钠、硅酸钠等产品生产以及有色金属冶金、电镀、造纸、玻璃、水泥、印染、制革、合成纤维、合成洗涤剂及医药等行业有广泛的应用价值，市场需求量很大。当前，工业生产中硫酸钠的生产主要靠天然盐湖中的硝泥经过溶解、过滤、蒸发、干燥等工艺制备，由于盐湖的硝泥中含有大量的钙、镁、铁、氯等离子，使通过该法制备的工业硫酸钠产品杂质含量高，生产成本较大，技术改进也非常复杂，制约了硫酸钠产业的发展。随着社会经济的发展，积极开发硫酸钠生产的新途径是工业发展的现实需求。

淡水是人类赖以生存和发展的另一类宝贵的资源，我国是一个淡水资源严重短缺的国家，据报道2011年我国人均淡水资源不足2000立方米，不到世界人均拥有量的四分之一。淡水资源的不足，在我国已影响到人民的基本日常生活需求，并严重制约了国家工业化的进程和发展，也是目前世界各国已经面临的严重问题。防止淡水资源的污染，开发节约和综合利用淡水资源的技术，尤其是工业用水的新技术也是当务之急。

白炭黑的制备方法主要有物理法和化学法两大类。物理法由于生产过程中易引入杂质，产品粒径大多在数十微米以上，比表面积较小产品档次不高，难以满足现代工业生产的需求。化学法是当今白炭黑生产的主要方法，主要包括沉淀法和气相法两种方法。气相法是当前生产纳米白炭黑的主流生产方式，产品品质好、性能稳定、纯度较高，但是设备投资巨大，生产工艺复杂、原材料稀缺、产品能耗畸高而产率很低、产品价格昂贵，仅能用于极少数特殊高端行业，远远不能满足工业生产各部门对质优价廉白炭黑产品的实际需求。沉淀法是当今生产白炭黑产品的主要方法，其中的硫酸沉淀法又是沉淀法白炭黑生产的主流方式，工业生产中常采用液体泡花碱或硅酸钠与硫酸中和沉淀反应的方法制备。硫酸沉淀法具有设备投资小、生产工艺简单、原材料价廉易得、产品收率及性价比较高等优点，但该法生产过程中的原生粒子间的自聚问题较严重，颗粒大小不易控制，与气相白炭黑相比产品的粒径较大比表面较小，产品的分散性能及对橡胶的补强性能较差，另外，生产过程中产生大量的硫酸钠废水，由于生产企业利用现有工艺和技术处理废水的成本太高，长期以来大量的废水排放不仅对生态环境造成了日益严重的危害，同时也造成了硫酸钠资源和宝贵的淡水资源的巨大浪费。据统计近年来硫酸沉淀法白炭黑的世界年生产量已突破120万吨，按工业生产中每生产一吨沉淀白炭黑产品同时能副产硫酸钠约0.4吨并消耗淡水约12吨计，仅沉淀白炭黑生产行业的废水中硫酸钠资源的含量即可达48万吨消耗淡水资源约1440万吨。因此，硫酸沉淀法作为白炭黑生产的主流生产方法，在促进生产工艺的环保节能、资源综合利用和产业良性发展方面长期处于行业发展的困局。如何利用硫酸沉淀法制备出高比表面的白炭黑产品，且能源消耗少、生产成本低，是本行业亟待解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种循环利用含有硫酸钠的废水制备高比表面白炭黑的方法，采用该方法，可使得生产过程中产生的废水能够得到充分利用，降低能源消耗、生产成本低、对环境污染小。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种循环利用含有硫酸钠的废水制备高比表面白炭黑的方法，包括以下步骤：