CN110124608B - 一种六方晶型磷酸硅吸附剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种六方晶系磷酸硅吸附剂的制备方法，该方法包括：在20‑30℃、开启在搅拌速度100‑200转/分下下，向硅酸钠水溶液中以50～100ml/min的速度加入磷酸水溶液，至pH为3‑4后搅拌10‑20分钟；反应后升温至50‑60℃，保温20‑30分钟；得到的料浆再升温至115‑125℃反应1‑1.5小时，放置至常温后过滤得到滤饼，水洗后加入磷酸进行酸解，酸解过程保持五氧化二磷与二氧化硅摩尔比为1.5‑2.0，然后进行喷雾干燥；干燥后的物料在温度400‑600℃煅烧1‑2小时，煅烧后加入硅溶胶粘结剂，控制硅溶胶的加入量为干燥后物料的30‑50wt％，粘合30‑40分钟，挤压成型、烘干后制得。本发明方法制得的六方晶系磷酸硅吸附剂的比表面积为200‑250m2/g，孔容为0.4‑0.5ml/g。
Description
技术领域
本发明涉及磷酸硅制备领域，更具体地说，涉及一种具有六方晶型磷酸硅吸附剂的制备方法。
背景技术
绿色环保是当今社会发展的主题，随着国民经济的飞速发展，氨氮污染越来越严重形成富营养化的污染，严重影响了生态环境，制约了国民经济的可持续发展。
由于工业污水产生大量的氨气排放到大气中，产生刺激性的恶臭气体，造成大气环境的污染，因此，治理是势在必行的。比较实用的治理方法有：折点加氯法、选择性离子交换法、氨吹脱法、生物法以及化学沉淀法。而吸附法治理氨氮具有设备投资少的特点，适合大规模推广使用。
磷酸硅是由二氧化硅与五氧化二磷组成的，其中五氧化二磷与二氧化硅不同的模数比形成的晶型也不尽相同，其中六方晶型磷酸硅结构稳定，作为吸附剂可循环再生使用。
磷酸硅的制备原料除了磷酸以外，硅源主要采用白炭黑、硅胶、硅藻土、高岭土及硅溶胶。由于使用的都是固相原料与磷酸反应，而固体物料本身粒子粗大表面积小因此效率不高。如专利CN 101891167 B公开了一种用稻壳炭工业化生产磷酸硅的方法，该方法是将稻壳闷烧、炭化，得到稻壳炭；对稻壳炭进行酸煮或酸烧，最终制得高品质磷酸硅、活性炭。由于其中酸溶过程不能保证具有一个固定硅磷比，因此，制备出的的磷酸硅晶相比较复杂，作为吸附剂时该方法制备的磷酸硅吸附性能无法保证
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术得到磷酸硅的技术瓶颈，提供一种大比表面积具有六方晶型磷酸硅吸附剂的制备方法。
本发明一种六方晶型磷酸硅吸附剂的制备方法，是以硅酸钠和磷酸为原料，经合成、水热处理等工序制备出具有六方晶系磷酸硅吸附剂，具体包括如下步骤：
1)原料配制：将硅酸钠配制成二氧化硅含量为3-5wt％的硅酸钠水溶液，磷酸配制成五氧化二磷含量5-10wt％的磷酸水溶液，硅溶胶配制成二氧化硅含量10-15wt％水溶液备用；
2)合成：将配制的硅酸钠水溶液加入反应罐，在20-30℃下，在搅拌速度100-200转/分下，以50～100ml/min的速度加入配制的磷酸水溶液，至pH为3-4止，并搅拌10-20分钟；反应后的料浆升温至50-60℃，保温20-30分钟；
3)水热处理：将步骤2)得到的料浆在转速30-50转/分下，升温至115-125℃下，反应1-1.5小时，放置至常温；
4)过滤：将步骤3)制备得到的物料采用板框过滤机压滤；
5)水洗：将步骤4)得到的滤饼用水进行洗涤，当洗涤出水电导为2000μS/cm以下时，停止水洗；
6)酸解：将步骤5)得到的滤饼加入打浆机，加入步骤1)配制的磷酸水溶液，保持五氧化二磷与二氧化硅摩尔比为1.5-2.0，在常温下，搅拌酸解1-2小时；
7)干燥：将步骤6)物料进行喷雾干燥，温度为进口温度200-250℃，出口90-100℃；
8)煅烧：将步骤7)物料在温度400-600℃下，煅烧1-2小时；
9)成型，将步骤8)煅烧后的物料，加入配制好的硅溶胶作为粘结剂，加入量为干燥物料的30-50wt％，粘合30-40分钟，采用单螺杆挤出机进行挤压成型、烘干后制得；
所述的六方晶系磷酸硅吸附剂的比表面积：200-250m2/g，孔容：0.4-0.5ml/g。
本发明六方晶型磷酸硅吸附剂的制备方法与现有技术相比，采用本发明方法制备得到的磷酸硅吸附剂具有比表面积大、可再生循环使用的特点，作为吸附剂，吸附效率较高。
具体实施方式：
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
(1)原料配制：配制二氧化硅含量3wt％的硅酸钠水溶液1200g，配制成五氧化二磷含量5wt％的磷酸水溶液，硅溶胶配制成二氧化硅含量10wt％水溶液82g备用；
(2)合成：将配制的硅酸纳水溶液1200g加入反应罐，在20℃下，在搅拌速度100转/分下，以100ml/min的速度加入配制的磷酸水溶液至pH为3.2并搅拌10分钟，反应后的料浆升温至50℃，保温30分钟；
(3)水热处理：将得到的料浆在转速30转/分下，升温至115℃反应1小时后，放置至常温；
(4)过滤：将上述制备的物料采用板框过滤机压滤；
(5)水洗：将上述滤饼用水进行洗涤，当洗涤出水电导为2000μS/cm以下时，停止水洗；
(6)酸解：将上述滤饼加入打浆机，加入步骤1)配制的磷酸水溶液2556g，常温下，在1500转/分下，搅拌1小时；
(7)干燥：将上述物料采用喷雾干燥，温度为进口温度200℃，出口90℃；
(8)煅烧：将上述物料在温度400℃下，煅烧2小时；
(9)成型：将上述物料，加入配制好的硅溶胶82g，捏合30分钟，采用单螺杆挤出机进行挤压成型，烘干，制得比表面积：230m2/g，孔容：0.47ml/g的六方晶型磷酸硅吸附剂产品。
实施例2
(1)原料配制：配制二氧化硅含量4wt％的硅酸钠水溶液1200g，配制五氧化二磷含量8wt％的磷酸水溶液，硅溶胶配制成二氧化硅含量10wt％水溶液65g备用；
(2)合成：将二氧化硅含量4wt％的硅酸钠水溶液1200g加入反应罐，在25℃下，在搅拌速度150转/分下，以80ml/min的速度加入配制磷酸的水溶液至pH为3.5并搅拌15分钟；反应后的料浆升温至55℃，保温25分钟；
(3)水热处理：将得到的料浆，在转速30转/分下，升温至120℃下，反应1.2小时，放置至常温；
(4)过滤：将上述制备的物料采用板框过滤机压滤；
(5)水洗：将上述滤饼用水进行洗涤，当洗涤出水电导为2000μS/cm以下时，停止水洗；
(6)酸解：将上述滤饼加入打浆机，加入步骤1)配制的磷酸水溶液2130g，常温下，在1500转/分下，搅拌1.5小时。
(7)干燥：将上述物料进行喷雾干燥，温度为进口温度200℃，出口90℃；
(8)煅烧：将上述物料在温度500℃下，煅烧2小时；
(9)成型，将煅烧后的物料，加入配制好的硅溶胶65g，捏合30分钟，采用单螺杆挤出机进行挤压成型，烘干，制得比表面积：226m2/g,孔容：0.46ml/g的六方晶型磷酸硅吸附剂产品。
实施例3
(1)原料配制：配制二氧化硅含量5wt％的硅酸钠水溶液1200g，配制成五氧化二磷含量10wt％的磷酸水溶液2556g，硅溶胶配制成二氧化硅含量10wt％水溶液150g备用；
(2)合成：将配制的硅酸钠水溶液1200g加入反应罐，在25℃下，在搅拌速度200转/分下，以50ml/min的速度加入配制的磷酸水溶液至pH为4，并搅拌20分钟；反应后的料浆升温至60℃，保温30分钟；
(3)水热处理：将上述料浆得到的料浆，在转速40转/分下，升温至125℃下，反应1.5小时，放置至常温；
(4)过滤：将上述制备的物料采用板框过滤机压滤；
(5)水洗：将上述滤饼用水进行洗涤，当洗涤出水电导为2000μS/cm以下时，停止水洗；
(6)酸解：将上述滤饼加入打浆机，加入步骤1)配制的磷酸水溶液2556g，常温下，在1500转/分下，搅拌2小时。
(7)干燥：将上述物料进行喷雾干燥，温度为进口温度250℃，出口110℃；
(8)煅烧：将上述物料在温度600℃下，煅烧2小时
(9)成型，将干燥后的物料，加入配制好的硅溶胶150g，捏合30分钟，采用单螺杆挤出机进行挤压成型，烘干，制得比表面积为200m2/g，孔容为0.4ml/g的六方晶型磷酸硅吸附剂产品。
Claims (1)
1.一种六方晶系磷酸硅吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将二氧化硅含量为3-5wt%的硅酸钠水溶液加入反应罐，在20-30℃下，在搅拌速度100-200转/分下，以50~100mL/min的速度加入配制的五氧化二磷含量为5-10wt%的磷酸水溶液，至pH为3-4后，搅拌10-20分钟；反应后升温至50-60℃，保温20-30分钟；
2）将步骤1）得到的料浆升温至115-125℃反应1-1.5小时，放置至常温后过滤得到滤饼，用水洗涤滤饼至洗涤出水电导率为2000μS/cm以下停止水洗，然后在常温下，加入五氧化二磷含量5-10wt%的磷酸水溶液保持五氧化二磷与二氧化硅摩尔比为1.5-2.0，搅拌酸解1-2小时；酸解后进行喷雾干燥，并控制进口温度200-250℃，出口90-100℃；
3）将步骤2）酸解并干燥后的物料在温度400-600℃下，煅烧1-2小时后，在常温下加入二氧化硅含量10-15wt%的硅溶胶粘结剂，控制硅溶胶的加入量为煅烧后物料的30-50wt%，粘合30-40分钟，挤压成型、烘干后制得六方晶系磷酸硅吸附剂；
所述的六方晶系磷酸硅吸附剂的比表面积为200-250m2/g，孔容为0.4-0.5mL/g。
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