[发明专利]一种高比表面积与高吸附VOC型二氧化硅及其制备方法

说明书

本发明属于二氧化硅技术领域，具体涉及一种高比表面积与高吸附VOC型二氧化硅及其制备方法。本发明制备方法包括S1、往反应罐中注入硫酸溶液，常温下搅拌，再加入ZSM‑5型沸石分子筛，继续搅拌；S2、搅拌下继续滴加硅酸钠溶液，滴加至体系pH值为4.8～5.0时，减小滴加速度，控制终点pH值为5.4～5.7，停止滴加硅酸钠溶液，继续搅拌至溶液形成粘稠状凝胶后，静止；S3、将粘稠状凝胶取出后，用抽滤机将水分排出，烘干，取出破碎、洗涤、烘干，制得二氧化硅。本发明方法步骤简单，条件可控，工艺稳定，生产成本低，适合工业化生产，且产品对VOC净化效果显著，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于二氧化硅技术领域，具体涉及一种高比表面积与高吸附VOC型二氧化硅及其制备方法。

背景技术

近年来，随着生活水平的不断提高，居住条件的不断改善，人们越来越注重可挥发性有机化合物(Volatile Organic Compouds，VOC)污染问题。常规的VOC净化方法主要包括：吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法、生物法等。与其它方法相比，吸附法具有低污染、高效、经济实用等特点。目前常用的多孔吸附剂包括硅藻土、活性炭、膨润土和二氧化硅等，而二氧化硅吸附剂具有无毒、无味、无污染、流体力学性能好、机械强度高等特点，因而被广泛应用。

目前，传统的二氧化硅产品大多表观密度低，比较面积和内部孔体积小，不利于用于吸附VOC气体。而作为吸附剂用的二氧化硅大多采用硅酸乙酯等有机硅作为硅源，虽然使得比较面积有所提升，但是孔体积较小，对VOC气体的吸附效果不明显，且制备方法繁琐，成本高昂，不利于实际的生产和推广使用。而以硅酸钠作为硅源的沉淀法相对简单，且能耗小、成本低，易于工业化，可是在该方法中，二氧化硅的性状容易受到制备条件的影响。

例如专利文献CN107324346A公开了一种高比表面积高吸油值二氧化硅的制备方法，该方法包括S1、往反应釜中注入浓度为0.8～1.5mol/L的硫酸钠溶液6～10m³，加热至70～90℃；S2、加入浓度为3.0～5.0mol/L的硫酸溶液，所述硫酸溶液的流速为1.5～2.5m³/h，接着以10～15m³/h的速度加入水玻璃溶液，并调节硫酸溶液的流速为1.5～2.5m³/h，以控制反应过程的pH值为5.5～6.5，并流反应10～20min后，调节硫酸溶液的流速为1.0～2.0m³/h，控制反应过程的pH值为8.5～9.5，并流反应10～20min；S3、调节步骤S2的反应终点的pH值为7.0，在温度为70～90℃，搅拌下陈化反应10～30min后，压滤，洗涤，除去硫酸盐，干燥、粉碎，即得。该方法制得的二氧化硅的比表面积大于475.45m²/g，吸油值大于322ml/100g，对表面活性剂具有较高的负载量。可是该方法需要在70～90℃下高温进行，能耗大，不利于工业化。

再如专利文献CN105129806A公开了一种洗衣粉用高比表面积二氧化硅的制备方法，该方法包括S1、往反应罐中加入水，加热升温至65～75℃，然后加入甘油，搅拌均匀；S2、同时加入水玻璃和硫酸，当体系pH值为2.0～3.0时停止加硫酸，陈化1.5～2.5h；S3、将陈化后的二氧化硅物料进行压滤洗涤、干燥破碎，即得。该方法制得二氧化硅的比表面积为600～700m²/g，孔容为2.8～3.0cm³/g，孔径为16～20nm。该二氧化硅的比表面积、孔体积及孔径均较大，可是实际应用中对VOC的吸附效果不佳，这是因为中介孔(12～50nm)内发生毛细管凝缩现象，导致吸附能力减弱；同时该方法同样需要加热，能耗大，还需要使用甘油作为助剂。

因此，现有高比表面积二氧化硅对VOC的吸附效果有限，并且其制备方法能耗大、成本高，故急需研发一种工艺简单、成本低廉，比表面积大、孔体积和孔径适中且对VOC吸附效果显著的二氧化硅产品以满足市场需求。

发明内容