[发明专利]一种硅溶胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制取硅溶胶的方法，属于化工技术领域。

背景技术

硅溶胶又称胶体二氧化硅、硅酸溶胶、矽酸胶、矽溶液，是无定形SiO₂在水中的胶体溶液，可以用mSiO₂·nH₂O表示。工业上用的最多的是粒径在8～20nm，并含有少量稳定剂如NaOH、NH₃·H₂O等的碱性硅溶胶，酸性硅溶胶也多是以这类碱性硅溶胶为原料制得的。

由于硅溶胶的主要成分是胶态的SiO₂，所以它呈现出化学惰性，无臭、无味、无毒、无腐蚀性，有较大的比表面积(一般在200m²/g左右)和较强的吸附性。因此，硅溶胶可广泛应用于耐火材料、熔模铸造、涂料、造纸、毛纺和催化剂等行业，是一种十分重要的精细化工产品。

关于硅溶胶的生产，殷馨、戴媛静在《化学推进剂与高分子材料》第3卷第6期第27～32页的《硅溶胶的性质、制法及应用》一文中，介绍了硅溶胶的六种制备方法：硅溶解法、离子交换法、电解电渗析法、胶溶法、酸中和法和分散法。而在实际现行生产中，应用的最多的是以硅酸钠为原料的离子交换法。成都科技大学出版社在1994年5月发行的《硅化合物的生产与应用》((川)新登字015号)第174-178页较祥细的介绍了离子交换法生产硅溶胶的工艺。该工艺主要是以硅酸钠和盐酸(或硫酸)为原料，通过硅酸钠精制、离子交换、母液制备、增粒、浓缩等工序，得到硅溶胶产品。其中的离子交换是通过离子交换树脂实现的，所以相应的还有树脂的清洗、树脂再生等工序。文中还举例说明了硅溶胶生产的消耗定额，以30％碱性硅溶胶为例，生产1吨产品需消耗：

硅酸钠(Na₂O：8.2％，SiO₂：26％，模数为3.1-3.4)：1.4T

盐酸(35％含量)：0.8T

所以，用该种工艺生产硅溶胶时，除了消耗作为硅源的硅酸钠外，还需消耗相应的盐酸或硫酸，除成本支出因素外，另一个不容忽视的问题是，在该工艺离子交换、树脂洗涤、再生等工序中，会产生大量的含盐含酸废水，由于浓度及工艺费用等方面的因素，这些含盐含酸废水回收成本较高，回收物价值又不大，所以不可避免的会排放大量废水。

由于上述工艺需消耗大量无机酸，产生大量含盐含酸废水无法循环或回收利用，存在生产成本较高，同时引起环境污染等问题。

发明内容

针对上述问题，本发明拟解决的是提供一种除硅源(硅酸钠Na₂O·nSiO₂)外，其他化学品能循环使用的制取硅溶胶的方法，以降低硅溶胶的制造成本，同时少消耗资源，减少排放，尽量减少对环境的损害。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种硅溶胶的制备方法，它是以NaHCO₃或NH₄HCO₃与硅酸钠Na₂O·nSiO₂为原料，反应得到水合SiO₂沉淀，经过滤分去滤液，滤饼再经水洗、胶溶、增粒、浓缩得到硅溶胶产品；所述原料为硅酸钠Na₂O·nSiO₂和NaHCO₃时，二者的摩尔比为了1∶2.0～2.3，所述原料为硅酸钠Na₂O·nSiO₂和NH₄HCO₃时，二者的摩尔比为1∶1.0～1.15；所述滤液主要含有Na₂CO₃，当用NaHCO₃为原料时，还含有少量NaHCO₃，当用NH₄HCO₃为原料时，还含有NH₃·H₂O和少量NH₄HCO₃。所述硅酸钠Na₂O·nSiO₂的模数n为2.2～3.7。

所述NaHCO₃或NH₄HCO₃与硅酸钠Na₂O·nSiO₂的反应，是先将所述原料均各配制成溶液，然后在反应器中在搅拌下混合二种溶液，所述溶液浓度为混合后混合液中SiO₂含量在2.0～5.5％。