CN206935390U - 一种用于硅溶胶生产的离子交换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于硅溶胶生产的离子交换装置。一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，包括通过管道顺次连接的硅酸钠溶液储罐、离心泵、第一阀门、离子交换柱、第二阀门和接料槽，所述离子交换柱的树脂层中安装有pH测量计；pH测量计的测量探头安装在离子交换柱的树脂层的下部，靠近树脂层底部30‑50cm的位置。如此设计，测量准确，效果较好；所述pH测量计连接pH计显示报警器。本实用新型，结构简单、设计科学、使用方便，能够有效预判离子交换过程终点，杜绝离子交换过程中发生因离子交换树脂吸附饱和而造成的硅酸钠污染硅酸的现象，保障产品的品质。具有较好的实际应用价值和推广价值。

Description

一种用于硅溶胶生产的离子交换装置

技术领域

本实用新型涉及硅溶胶生产技术领域，特别涉及一种用于硅溶胶生产的离子交换装置。

背景技术

硅溶胶是粒径在1-100纳米范围的纳米二氧化硅在水或其他有机溶剂中的分散液，广泛应用于精密铸造、耐火材料、涂料、纺织、精密抛光等领域。

目前硅溶胶生产方法主要有硅粉水解法和离子交换法。

硅粉水解法是在反应釜中加入水，加入碱性催化剂，升温至合适温度后，加入硅粉，使硅粉在碱催化下进行水解，生成硅酸并聚合成二氧化硅粒子从而得到硅溶胶，最后经过过滤，除去未反应的硅粉，再浓缩至一定浓度，就得到硅溶胶产品。这种生产工艺比较简单，产品中的金属离子杂质少，但是硅粉原料的价格较高。

离子交换法生产硅溶胶具有很久的历史，这种方法分为两步：（一）采用硅酸钠为原料，先将硅酸钠配制成5-10%的水溶液，然后通过阳离子交换树脂进行离子交换，除去钠离子，得到3-6%的硅酸水溶液。（二）将稀硅酸溶液滴加到反应釜中，通过控制体系的酸碱度和温度，使硅酸在碱性条件下逐渐聚合成二氧化硅纳米粒子，然后经过浓缩，得到硅溶胶成品。这种生产技术过程相对复杂一些，但由于原材料成本低而被很多企业采用。

在离子交换法生产硅溶胶的工艺过程中，离子交换效果的好坏直接影响到硅溶胶的产品质量。离子交换树脂是反复再生使用的，可以用很多年，但是随着使用时间的延长，离子交换树脂会慢慢中毒或老化，逐渐损失交换容量，如果只是依靠经验来交换固定体积的硅酸钠溶液或者依据测量离子柱底部流出的硅酸溶液的pH值来判断离子交换的终点，有时会发生问题。由于没有预先判断离子交换树脂交换的终点，一旦离子交换树脂因吸附饱和时流出的硅酸溶液的pH值就会突然升高，这时流出的硅酸溶液中就会含有硅酸钠，这种不纯的硅酸溶液会影响后面硅溶胶的合成，影响产品的品质。

在传统的离子交换法生产硅溶胶的过程中，离子交换的终点往往是根据离子交换树脂的体积凭经验来判断，但是离子交换树脂会逐渐发生老化或有时候发生中毒现象，这时就会发生误判，造成通过离子交换柱的硅酸钠溶液因离子交换树脂已经吸附饱和而不能将钠离子全部吸附，从而造成有硅酸钠溶液流出而污染了硅酸溶液，最终会影响硅溶胶的产品品质。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的上述缺陷，提供种一种用于硅溶胶生产的离子交换装置。该离子交换装置能够有效预判离子交换过程终点，杜绝离子交换过程中发生因离子交换树脂吸附饱和而造成的硅酸钠污染硅酸的现象，保障产品的品质。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，包括通过管道顺次连接的硅酸钠溶液储罐、离心泵、第一阀门、离子交换柱、第二阀门和接料槽，所述离子交换柱的树脂层中安装有pH测量计。

如此设计，可通过观察pH测量计所测数值，一旦pH测量计测得的数值由2-4正常数值上升时，说明离子交换树脂就快要吸附饱和了，这时及时关闭离子交换柱的进出口阀门，就可以杜绝因离子交换树脂吸附饱和而造成的硅酸钠污染硅酸的现象，能确保离子交换的质量，为后面的硅溶胶合成提供合格的硅酸溶液。

作为优化，pH测量计的测量探头安装在离子交换柱的树脂层的下部，靠近树脂层底部30-50cm的位置。如此设计，测量准确，效果较好。

作为优化，所述pH测量计连接pH计显示报警器。如此设计，一旦pH测量计测得的数值由2-4正常数值上升时，pH计显示报警器会发出报警声音，便于提醒，使用很方便。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型，结构简单、设计科学、使用方便，能够有效预判离子交换过程终点，杜绝离子交换过程中发生因离子交换树脂吸附饱和而造成的硅酸钠污染硅酸的现象，保障产品的品质。具有较好的实际应用价值和推广价值。

附图说明

下面结合附图对一种用于硅溶胶生产的离子交换装置作进一步说明：

图1是一种用于硅溶胶生产的离子交换装置的结构示意图。

图中：1为硅酸钠溶液储罐、2为离心泵、3为第一阀门、4为pH计显示报警器、5为pH计测量探头、6为离子交换柱、7为第二阀门、8为接料槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。

如图1所示，一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，包括通过管道顺次连接的硅酸钠溶液储罐1、离心泵2、第一阀门3、离子交换柱6、第二阀门7和接料槽8，所述离子交换柱6的树脂层中安装有pH测量计5；pH测量计5的测量探头安装在离子交换柱6的树脂层的下部，靠近树脂层底部30-50cm的位置；所述PH测量计5连接pH计显示报警器4。

工作原理：

在生产硅溶胶的离子交换过程中，硅酸钠溶液从离子交换柱的顶部进料，沿着离子交换树脂层逐渐向下流动，硅酸钠溶液中的钠离子逐渐被离子交换树脂吸附而变成硅酸溶液。随着离子交换的持续进行，从顶部开始向下蔓延，离子交换树脂逐步吸附饱和。硅酸钠pH值大于11，而硅酸的pH值约为2-4，所以在离子交换柱中的树脂层中安装pH测量及报警装置，可以预判离子交换终点。一旦pH计测得的数值由2-4正常数值上升时，pH计显示报警器会发出报警声音，说明离子交换树脂就快要吸附饱和了，这时及时关闭离子交换柱的进出口阀门，就可以杜绝因离子交换树脂吸附饱和而造成的硅酸钠污染硅酸的现象，能确保离子交换的质量，为后面的硅溶胶合成提供合格的硅酸溶液。

上述具体实施方式仅是本实用新型的具体个案，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施方式。但是凡是未脱离本实用新型技术原理的前提下，依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与改型，皆应落入本实用新型的专利保护范围。

Claims (3)

1.一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，其特征在于：包括通过管道顺次连接的硅酸钠溶液储罐（1）、离心泵（2）、第一阀门（3）、离子交换柱（6）、第二阀门（7）和接料槽（8），所述离子交换柱（6）的树脂层中安装有pH测量计（5）。

2.如权利要求1所述的一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，其特征在于：pH测量计（5）的测量探头安装在离子交换柱（6）的树脂层的下部，靠近树脂层底部30-50cm的位置。

3.如权利要求1所述的一种用于硅溶胶生产的离子交换装置，其特征在于：所述pH测量计（5）连接pH计显示报警器（4）。