Способ получения концентрированногокремнезоля

Союз СоветскикСоциалистическмкРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(51) М. Кл.з С 01 В 33/151 Геоударстееннмй комитет по делам изобретений и открытийОпубликовано 30.05.81. Бюллетень20 Дата опубликования описания 10.06.81 Авторы Ю. Г. Фролов; Н. А. Шабанова, Е. Н. Лебедев, Ю. И. Растегин,(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОНЦЕНТРИРОВАННОГО КРЕМНЕЗОЛЯИзобретение относится к получению золей двуокиси кремния, которые применяются в производстве катализаторов и адсорбентов в качестве связующего для оболочкового и керамического форования, для получения защитных покрытий на стекле и металлах, для улучшения водо- и теплостойкости покрытий и волокнистых структур, в композициях водных красок и высокоглянцевых эмалей и других областях народного хозяйства. Известен способ приготовления золя, согласно которому получаемая ионообменным путем кремневая кислота для удаления примесей анионов пропускается через анионит. В дальнейшем получают зародышевый золь, добавлением в который свежеприготовленной кремневой кислоты осуществляют рост частиц при одновременном упаривании. Конечный золь имеет отношение 510 а. МдеО- (130 - 500):1 и размер частиц 10 - 130 нм. Этот способ для промышленности является неэкономичным; так как требует тщательного удаления растворимых солей из кремневой кислоты, влияющих на устойчивость золей.в агрегации и гелеобразование в процессе получения 1.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому ре.зультату является способ получения крем- % незоля, заключающийся в пропускании раствора силиката натрия с отношением 810 ИаО равным 3,25 через катионит в Нф форме с последующим подщелачиванием раствора до соотношения ЯО:Иа О - (60 в 1):1. Часть этого раствора нагревают и упаривают с одновременным введением в него остального раствора кремне- кислоты с сохранением постоянным объема системы 2,Недостатками этого способа являются низкая концентрация золя (не выше 35%), невысокая степень чистоты и отложения на стенках реактора. При промышленном производстве эти 20 недостатки имеют особое значение, так как являются причиной увеличения потерь, т. е,снижений выхода продукта, а также частых чисток аппаратов.Цель изобретения - увеличение концентрации золя, степени его чистоты и умень.шение отложений на стенках реакторов,Поставленная цель достигается тем, чтоупаривание ведут до содержания двуокиси кремния 5 - 15/о с введением золя в пита ля в количестве, обеспечивающем увеличение объема в 1,6 - -45 раз и последующим концентрированием полученного золя ультрафильтрацией.Способ осуществляют следующим образом.10Раствор силиката натрия (ЯО/ИадО 3,0 с концентрацией %0 до 4 пропускают через колонну с катионитом марки КУ - 2 в Н форме, отмытым от кислоты. На выходе из колонны отбирают фракцию кремневой кислоты с рН 3. К 1 объему этого раствора добавляют стабилизирующую гидроокись (натрия, калия, лития или аммония) до рН 7,2. Далее в этот золь вводят золь-питатель: свежеприготовленную кремневую кислоту с рН С 3 или щелочной раст вор кремневой кислоты с рН 7,2. В процессе роста частиц рН золя должен быть в области 7,2 - 10,7. При подаче кислого питания возможно понижение рН золя ниже 7,0, при этом возрастает опасность гелеобразования в объеме. Для поддержания щелочности, необходимой для роста частиц, в систему вводят стабилизирующие основания. Это осуществляют введением соответствующих оснований в процессе синтеза параллельно с кислым питанием или введе нием основания в зародышевый золь перед поДачей кислого питания, или введением золя-питателя кислого и щелочного попеременно. В процессе введения золя-питателя и при условии поддержания в системе нобходимой щелочности производят одновременно упаривание золя до концентрации ЯО 5 - 15%, чтобы процесс роста частиц происходил при увеличении объема в 1,6 - 45 раз. В этом случае вода, внесенная с питателем, выпаривается не полностью, час стицы растут, но частичная концентрация уменьшается, Такое проведение процесса значительно снижает вероятность нарушения процесса выращивания частиц золя и отложения кремнезема на стенках реактора.45Концентрирование золя проводят методом ультрафильтрации с использованиемацетат-целлюлозных мембран. В процессе ультрафильтрации происходит удаление излишков ионов и растворимой кремниевой50кислоты, очистка золя от электролитов и других растворимых в воде примесей, что повышает агрегативную устойчивость кремне- золя и дает возможность концентрировать его до 45% ЯОг. Соотношение ЯО.ЯааО в концентрированном золе увеличивается по сравнению с золем до ультрафильтрации в 2 - 8 раз.Пример , Из раствора силиката натрия с отношением ЯО:Иа 0 3:1 ионообменным методом готовят раствор поликремневой кислоты с,концентрацией %Од, 3,5/О доводят соотношение ЯО.Ма 0 до 60:1 1 н раствором ХаОН. Стабилизированную поликремниевую кислоту делят на 2-е части, 100 г помещают в стеклянный реактор с мешалкой, снабженной обратным холодильником, и термообрабатывают при 00 С 1 ч. После этого в реактор добавляют остальной раствор поликремневой кислоты, проводят процесс роста частиц при одновременном частотном упаривании до 15 О/о ЯОг,Полученный золь термообрабатывают 30 мин, охлаждают и концентрируют методом ультрафильтрации на ацетат-целлюлозных мембранах при давлении 2 - 4 атм. Данные, характеризующие потери 0 и выход продуктов по стадиям, приведены в табл. 1.Величина удельной поверхности частиц золя по адсорбционному титрованию270 м/г.Пример 2. В отличие от примера 1 частичное упаривание золя в ходе подачи питания проводят до концентрации ЯО 10 О/о. Данные, характеризующие продукты по стадиям, приведены в табл. 2.Величина удельной поверхности части и золя по адсобрционному титированию 180 м/г.Пример 3. В отличие от примера 2 частичное упаривание золя в ходе подачи питания производят до концентрации 8"05%. Характеристика продуктов и потерь по каждой стадии приведена в табл. 3.Величина удельной поверхности частиц золя по адсорбционному титрованию130 м/г.Полученные в примерах 1 - 3 концентрированные золи устойчивы к гелеобразованию в течение, полугода.Таким образом, предлагаемый способ получения концентрированного силикозоля позволяет увеличить концентрацию золя, степень его чистоты и уменьшить чистки аппаратов, улучшить условия роста при разных способах введения стабилизирующих гидроокисей, увеличить концентрацию конечного золя ЯОа до 40 О/О и выше. уменьшить содержание примесей в конечном золе, увеличить соотношение Й ОЯМаО и устойчивость золей к тепловой обработке и старению.0 00 8 33,5 нсат тери .;О на стен-. х аппарата и в осадке 13 ьтрафильтрация Конечный продукт 6 рат и потери призке иль вы ц а 2 Т Исходный раствор поликремневой кислоты . 2 0 Укрупнение частицс одновременнымупариванием 8 ол 813,5 нденсат Потер Яю.х аппа те 7 а и в осадке ьтрафильтрация Конечный продукт 0 9 Фильтрат и попри выгрузке 670. Укрупнен временным частиц с од упариванием Таблица 1 СодержаниеЯ;ов золе 15% КонцентрацизоляО10% Концентрацизоля Х О40%6 5% с введени е, обеспечива ,6 - 45 раз и анием получе ией. ормула изобретен Способ получения концентриров кремнезоля, включающий пропускани вора силиката натрия через катиони форме, подщелачивание раствора, на ние и упаривание с одновременным нием в него золя-питателя, отличаю тем, что, с целью увеличения концен золя, степени его чистоты и уменьше ложений на стенках реактора, упар ведут до содержание двуокиси кремн Источники информаци ринятые во внимание при эк Патент США2577484, кл ертизе 252 - 31 252 - 31 1961.2. Патент С 1951 (прототи А2574902 Составитель А. АнТекред А. БойкасТираж 505Государственного колам изобретений иква, Ж - 35, РаушсПатент, г. Ужгород уцкаяКор ПодС Редактор С.Шевчен Заказ 3880/ 6ктор Ю. Макаренкосное ВНИИПИ но д 113035, Мо филиал ПППИс ходный раствор по ликремневой кислоты Укрупнение частицодновременным упаванием фильтрат и потерипри выгрузке УльтрафильтрацияКонечный продук фильтрат и поте при выгрузке анного е раст- твН грева- введеилий сЯ трации 4 ния отивание ия 5 -Таблица 3 м золя-питателя в количестющем увеличение объема в последующим концентриронного золя ультрафильтра