CN113087106A - 一种从酸液中除硅的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种从酸液中除硅的方法，包括以下步骤：1)在含硅酸液中加入γ‑氧化铝进行除硅反应<1200分钟，或<600分钟，并控制所述除硅反应的过程中温度保持在<80摄氏度，或<50摄氏度；2)再将经所述除硅反应后的酸液进行过滤，得到净化酸液；3)除硅反应的产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，实现酸液除硅过程零排放。本发明可从酸液中直接除硅，简单高效；γ‑氧化铝不溶于有机酸，可选择性地吸附酸液中的溶硅，生成不溶于有机酸的硅酸铝，通过固液分离实现从酸液中除硅而净化酸液；除硅产物硅酸铝可用作防火材料，无污泥产生，达到酸液除硅过程零排放；净化酸液中无除硅药剂残留。

Description

一种从酸液中除硅的方法
技术领域
本发明涉及化工技术领域，具体为一种从酸液中除硅的方法。
背景技术
硅是水体中的天然组分之一，其在水体中主要是以悬浮态、胶体态和溶解态的硅酸盐形式存在。天然水体中根据地区不同，水中硅含量不同，地下水中硅含量相对较高。天然水中溶解硅主要以硅酸(H4SiO4)、偏硅酸(H2SiO3)、二硅酸(H2Si2O5)的形态存在。目前，对水中硅的去除主要集中在工业水处理领域，如锅炉水、造纸、高含盐废水零排放等。目前除硅技术包括混凝沉淀法、离子交换法、膜分离法和阻垢剂法等。其中的混凝沉淀法是最常用的除硅方法。向含硅废水中投加镁剂、石灰、铁盐、铝盐等金属氧化物或氢氧化物，利用金属氧化物或氢氧化物对硅的吸附作用，达到对水中硅的去除。该方法是一种非深度除硅技术，通常硅的去除率在40％～60％之间。混凝沉淀法受水温影响较大，一般在水温大于40℃取得较好的除硅效果，同时药剂消耗量大，污泥产量大，产水中除硅药剂残留量大。另外，废水pH要求在8以上，因此这个方法不适用于从酸液中除硅。为此，需要设计一种新的技术方案给予解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种从酸液中除硅的方法，解决了现有技术中废水pH要求在8以上时混凝沉淀法不适用于从酸液中除硅的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种从酸液中除硅的方法，该酸液的pH<5，或<3；所述酸是有机酸包括柠檬酸、草酸、乙酸、羟基乙酸、氨基磺酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚马来酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羟基亚乙基二磷酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸(ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)等。所述硅是偏硅酸(H2SiO3)、二硅酸(H2Si2O5)、焦硅酸(H6Si2O7)、正硅酸(H4SiO4)和它们相对应的盐；酸液中的硅含量<10,000ppm，或<1,000ppm，或<100ppm。
一种从酸液中除硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在含硅酸液中加入γ-氧化铝进行除硅反应<1200分钟，或<600分钟，并控制所述除硅反应的过程中温度保持在<80摄氏度，或<50摄氏度；
2)再将经所述除硅反应后的酸液进行过滤，得到净化酸液；
3)除硅反应的产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，实现酸液除硅过程零排放。
作为上述技术方案的改进，所述γ-氧化铝的粒径<3,000微米，或<100微米，或<1微米；比表面积>50m2/g，或>300m2/g。
作为上述技术方案的改进，该酸液中的溶硅浓度用文献中报道的硅钼黄分光光度法测定(应用化工2012,41(8),1462-1465)。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、可从酸液中直接除硅，简单高效。
2、γ-氧化铝不溶于有机酸，可选择性地吸附酸液中的溶硅，生成不溶于有机酸的硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)，通过固液分离实现从酸液中除硅而净化酸液。
3、除硅产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，无污泥产生，达到酸液除硅过程零排放。
4、净化酸液中无除硅药剂残留。
附图说明
图1为本发明所述从酸液中除硅的方法流程结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种从酸液中除硅的方法，该酸液的pH<5，或<3；所述酸是有机酸包括柠檬酸、草酸、乙酸、羟基乙酸、氨基磺酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚马来酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羟基亚乙基二磷酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸(ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)等。所述硅是偏硅酸(H2SiO3)、二硅酸(H2Si2O5)、焦硅酸(H6Si2O7)、正硅酸(H4SiO4)和它们相对应的盐；酸液中的硅含量<10,000ppm，或<1,000ppm，或<100ppm。
一种从酸液中除硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在含硅酸液中加入γ-氧化铝进行除硅反应<1200分钟，或<600分钟，并控制所述除硅反应的过程中温度保持在<80摄氏度，或<50摄氏度；
2)再将经所述除硅反应后的酸液进行过滤，得到净化酸液；
3)除硅反应的产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，实现酸液除硅过程零排放。
进一步改进地，所述γ-氧化铝的粒径<3,000微米，或<100微米，或<1微米；比表面积>50m2/g，或>300m2/g。
进一步改进地，该酸液中的溶硅浓度用文献中报道的硅钼黄分光光度法测定(应用化工2012,41(8),1462-1465)。
(1)可从酸液中直接除硅，简单高效。
(2)γ-氧化铝不溶于有机酸，可选择性地吸附酸液中的溶硅，生成不溶于有机酸的硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)，通过固液分离实现从酸液中除硅而净化酸液。
(3)除硅产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，无污泥产生，达到酸液除硅过程零排放。
(4)净化酸液中无除硅药剂残留。
实施例1：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#1。将5克纳米级γ-氧化铝粉末(粒径约0.5微米；比表面积>280m2/g；孔容>0.6ml/g)加入到500毫升含硅酸液#1中，在室温下搅拌反应约900分钟后过滤得到除硅酸液#1。
实施例2：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#2。将5克纳米级γ-氧化铝粉末(粒径约0.5微米；比表面积>280m2/g；孔容>0.6ml/g)加入到500毫升含硅酸液#2中，在50摄氏度下搅拌反应约900分钟后过滤得到除硅酸液#2。
实施例3：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#3。将5克纳米级γ-氧化铝粉末(粒径约0.5微米；比表面积>280m2/g；孔容>0.6ml/g)加入到500毫升含硅酸液#3中，在50摄氏度下搅拌反应约60分钟后过滤得到除硅酸液#3A。
实施例4：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#3。将5克纳米级γ-氧化铝粉末(粒径约0.5微米；比表面积>280m2/g；孔容>0.6ml/g)加入到500毫升含硅酸液#3中，在50摄氏度下搅拌反应约240分钟后过滤得到除硅酸液#3B。
实施例5：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#4。将5克纳米级γ-氧化铝粉末(粒径约0.5微米；比表面积>280m2/g；孔容>0.6ml/g)加入到500毫升含硅酸液#4中，在50摄氏度下搅拌反应约600分钟后过滤得到除硅酸液#4。
实施例6：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#5。将5克微米级γ-氧化铝粉末(80-150目；比表面积约200m2/g；孔容约0.25ml/g)加入到500毫升含硅酸液#5中，在50摄氏度下搅拌反应约600分钟后过滤得到除硅酸液#5。
实施例7：
在2％的柠檬酸水溶液中加入一定量的偏硅酸钠制得含硅酸液#6。将5克毫米级γ-氧化铝球(直径1-3mm；比表面积约200m2/g；孔容约0.5ml/g)加入到500毫升含硅酸液#6中，在50摄氏度下搅拌反应约600分钟后过滤得到除硅酸液#6。
Figure BDA0003011712770000051
γ-氧化铝吸附反应除硅和反应温度及时间有关，高温(实施例1对实施例2)和长时(实施例3对实施例4对实施例5)有利于γ-氧化铝吸附反应除硅。当酸液中溶硅含量较低时，溶硅脱除率可达100％(实施例2)；当酸液中溶硅含量较高时，溶硅脱除率也可达约70％。另外，γ-氧化铝吸附反应除硅受其尺寸影响不大，纳米级、微米级和毫米级γ-氧化铝都能有效地去除酸液中约70％的溶硅。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (4)

1.一种从酸液中除硅的方法，该酸液的pH<5，或<3；所述酸是有机酸包括柠檬酸、草酸、乙酸、羟基乙酸、氨基磺酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚马来酸(PMA)、聚丙烯酸(PAA)、羟基亚乙基二磷酸(HEDP)、氨基三甲基次膦酸(ATMP)、乙二胺四甲基次膦酸(EDTMP)等。所述硅是偏硅酸(H2SiO3)、二硅酸(H2Si2O5)、焦硅酸(H6Si2O7)、正硅酸(H4SiO4)和它们相对应的盐；酸液中的硅含量<10,000ppm，或<1,000ppm，或<100ppm。
2.根据权利要求1所述的一种从酸液中除硅的方法，其特征在于：一种从酸液中除硅的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在含硅酸液中加入γ-氧化铝进行除硅反应<1200分钟，或<600分钟，并控制所述除硅反应的过程中温度保持在<80摄氏度，或<50摄氏度；
2)再将经所述除硅反应后的酸液进行过滤，得到净化酸液；
3)除硅反应的产物硅酸铝(Al2O3·xSiO2·yH2O)可用作防火材料，例如在玻璃工业上用作筑玻璃窑，实现酸液除硅过程零排放。
3.根据权利要求2所述的一种从酸液中除硅的方法，其特征在于：所述γ-氧化铝的粒径<3,000微米，或<100微米，或<1微米；比表面积>50m2/g，或>300m2/g。
4.根据权利要求2所述的一种从酸液中除硅的方法，其特征在于：该酸液中的溶硅浓度用文献中报道的硅钼黄分光光度法测定(应用化工2012,41(8),1462-1465)。
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