CN108502891A - 利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将制糖业的废物底灰进行研磨并筛选得到底灰颗粒；步骤二，将底灰颗粒与盐酸溶液混合，加热煮沸并持续搅拌，过滤得到滤渣；步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，干燥后得到灰渣；步骤四，将灰渣与氢氧化钠溶液混合，加热煮沸并搅拌，冷却至室温后过滤得到硅酸钠滤液；步骤五，用酸溶液调节硅酸钠滤液的pH为4，持续搅拌一段时间得到混合溶液；步骤六，向混合溶液中持续加入氨水直到出现沉淀为止，过滤得到沉淀；步骤七，将沉淀洗涤并干燥得到二氧化硅。

Description

利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法
技术领域
本发明涉及一种制备二氧化硅的方法，具体涉及一种利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法。
背景技术
由于工业废物引发了许多的环境问题，现在工业废物的回收已经成为化学和化工领域的热门话题。制糖业会产生大量的废物底灰，如甘蔗渣灰。制糖业的废物底灰的利用问题成为亟待解决。
二氧化硅是一种多孔材料，能够用作粘结剂或吸附多种有机化合物污染物的吸附剂。现有技术中，二氧化硅主要由硅酸盐通过碱熔法和水热转化法制备而成。现有技术中二氧化硅的制备方法存在以下缺陷：一是硅酸盐的价格比较昂贵，不利于工业生产；二是制备过程需要在180～200℃温度，6～8个标准大气压下进行，耗能高；三是二氧化硅的产率较低。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法。
本发明提供了一种利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，具有这样的特征，包括以下步骤：步骤一，将制糖业的废物底灰进行研磨并筛选得到底灰颗粒；步骤二，将底灰颗粒与盐酸溶液混合，加热煮沸并持续搅拌，过滤得到滤渣；步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，干燥后得到灰渣；步骤四，将灰渣与氢氧化钠溶液混合，加热煮沸并搅拌，冷却至室温后过滤得到硅酸钠滤液；步骤五，用酸溶液调节硅酸钠滤液的pH为4，持续搅拌一段时间得到混合溶液；步骤六，向混合溶液中持续加入氨水直到出现沉淀为止，过滤得到沉淀；步骤七，将沉淀洗涤并干燥得到二氧化硅。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤一中，废物底灰为甘蔗渣灰。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，筛选使用的筛子的目数为 20目。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，底灰颗粒的质量为10g，盐酸溶液的物质的量浓度为2.5mol/L，体积为100mL。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤二中，将底灰颗粒与盐酸溶液混合，加热煮沸并持续搅拌3h。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.25～2mol/L，体积为200mL。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤四中，将灰渣与氢氧化钠溶液混合，加热煮沸并搅拌90min。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤五中，用酸溶液调节硅酸钠滤液的pH为4，持续搅拌12h。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤六中，氨水的质量浓度为33％。
在本发明提供的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法中，还可以具有这样的特征：其中，步骤七中，干燥的温度为100℃，时间为1h。
发明的作用与效果
根据本发明所涉及的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，因为利用制糖业的废物底灰为原料来生产二氧化硅，既解决了制糖业的废物底灰的污染问题，又解决了二氧化硅的生产原料问题，极大降低了生产成本。此外，在利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的过程中只需要在常压下进行煮沸，不需要在高温(180～200℃温度)，高压(6～8个标准大气压)下进行，从而极大地降低了能耗和成本。并且，通过本方法制备的二氧化硅的产率较高，适于工业应用。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例对本发明利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法作具体阐述。
制糖业的废物底灰为甘蔗渣灰，在以下实施例中以甘蔗渣灰为例进行详细说明。
<实施例一>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为0.25mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为0.49g，即二氧化硅的产率为 4.9％。
<实施例二>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为0.5mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为1.45g，即二氧化硅的产率为14.5％。
<实施例三>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为0.75mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为2.93g，即二氧化硅的产率为 29.3％。
<实施例四>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为1mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为3.41g，即二氧化硅的产率为 34.1％。
<实施例五>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为1.25mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为3.76g，即二氧化硅的产率为 37.6％。
<实施例六>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为1.5mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为3.90g，即二氧化硅的产率为 39％。
<实施例七>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为1.75mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为3.74g，即二氧化硅的产率为 37.4％。
<实施例八>
步骤一，将甘蔗渣灰置于研钵中研磨，并用20目的筛子进行筛选来获得所需大小的底灰颗粒。
步骤二，将10g底灰颗粒置于烧杯中，加入100mL物质的量浓度为2.5mol/L的的盐酸溶液，搅拌均匀，加热煮沸并持续搅拌3h，过滤得到滤渣。
步骤三，使用重蒸水对滤渣进行洗涤，并放于干燥烤箱中干燥 15小时得到灰渣。
步骤四，将灰渣与200mL物质的量浓度为2mol/L氢氧化钠溶液置于圆底烧瓶中进行混合，并在恒定搅拌速度下煮沸90min，冷却至室温后使用滤纸进行过滤，并对过滤的残余物用热蒸馏水洗涤六次得到硅酸钠滤液。
步骤五，将硅酸钠滤液冷却至室温后用盐酸调节pH为4，持续搅拌12h得到混合溶液。
步骤六，向混合溶液中持续加入质量浓度为33％的氨水直到出现沉淀为止(此时pH为碱性)，过滤得到沉淀。
步骤七，将沉淀用热蒸馏水洗涤六次后在100℃下干燥1小时得到二氧化硅。
经过称量得到二氧化硅的质量为3.6g，即二氧化硅的产率为 36％。
实施例的作用与效果
根据本实施例所涉及的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，因为利用制糖业的废物底灰为原料来生产二氧化硅，既解决了制糖业的废物底灰的污染问题，又解决了二氧化硅的生产原料问题，极大降低了生产成本。此外，在利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的过程中只需要在常压下进行煮沸，不需要在高温(180～200℃温度)，高压(6～8个标准大气压)下进行，从而极大地降低了能耗和成本。并且，通过本方法制备的二氧化硅的产率较高，适于工业应用。
上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将制糖业的废物底灰进行研磨并筛选得到底灰颗粒；
步骤二，将所述底灰颗粒与盐酸溶液混合，加热煮沸并持续搅拌，过滤得到滤渣；
步骤三，使用重蒸水对所述滤渣进行洗涤，干燥后得到灰渣；
步骤四，将所述灰渣与氢氧化钠溶液混合，加热煮沸并搅拌，冷却至室温后过滤得到硅酸钠滤液；
步骤五，用酸溶液调节所述硅酸钠滤液的pH为4，持续搅拌一段时间得到混合溶液；
步骤六，向所述混合溶液中持续加入氨水直到出现沉淀为止，过滤得到所述沉淀；
步骤七，将所述沉淀洗涤并干燥得到二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤一中，所述废物底灰为甘蔗渣灰。
3.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤二中，所述筛选使用的筛子的目数为20目。
4.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤二中，所述底灰颗粒的质量为10g，
所述盐酸溶液的物质的量浓度为2.5mol/L，体积为100mL。
5.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤二中，将所述底灰颗粒与盐酸溶液混合，加热煮沸并持续搅拌3h。
6.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤四中，所述氢氧化钠溶液的物质的量浓度为0.25～2mol/L，体积为200mL。
7.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤四中，将所述灰渣与氢氧化钠溶液混合，加热煮沸并搅拌90min。
8.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤五中，用酸溶液调节所述硅酸钠滤液的pH为4，持续搅拌12h。
9.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤六中，所述氨水的质量浓度为33％。
10.根据权利要求1所述的利用制糖业的废物底灰制备二氧化硅的方法，其特征在于：
其中，步骤七中，所述干燥的温度为100℃，时间为1h。
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