JP4124611B2

JP4124611B2 - Method for producing low alkaline water glass solution

Info

Publication number: JP4124611B2
Application number: JP2002109586A
Authority: JP
Inventors: 高明大西; 幹治松本
Original assignee: ライト工業株式会社
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2002-04-11
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2022-04-11
Also published as: JP2003301175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低アルカリ水ガラス溶液の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事において、掘削等により崩壊のおそれのある地盤、湧水等により掘削が困難な地盤等に対して、地盤改良用注入材を注入して地盤を改良する薬液注入工法が汎用さている。
【０００３】
使用される地盤改良用注入材としては種々のものが知られているが、水ガラスそのもののほか、最近では、水ガラスに酸を加えて酸性にした非アルカリ系シリカゾル系地盤改良用注入材が広く用いられている。この地盤改良用注入材は、注入による固化体の強度が高くその耐久性に優れる、注入液が一液でありゲルタイムの調整も容易で取り扱いに便利である、改良すべき地盤の土質の応用範囲が広い、地盤改良後の固化物から溶出成分がほとんど無い、環境に与える影響が小さいなどのさまざまな利点を有する。また、かかる地盤改良用注入材は、原料として酸、特に安価な硫酸を用いるため、水ガラス自体も安価であることとあいまって大変経済的なものとなる。
【０００４】
そして、近年では、さらに固結体（改良体）の強度や耐久性をよりいっそう向上することができないかが検討されはじめている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この観点から、水ガラスをイオン交換樹脂に通すことによりアルカリ分を除去する手法が検討され、例えば特開平１１−２７９５５２号公報などに代表される種々の手法が提案されている。しかしながら、水ガラスをイオン交換樹脂に通す手法は、そのイオン交換樹脂の再生処理が必要となるため、ランニングコストが嵩む。
【０００６】
そこで、例えば特許第３１０４１２８号に示されるような電解透析手法も提案され、実用化も図られているが、電解透析手法は、装置コストがきわめて嵩み、汎用性に欠ける。
【０００７】
そこで、本発明の主たる課題は、装置自体及びランニングコストが低く、しかも確実にアルカリ分の少ない低アルカリ水ガラス溶液を得ることができる低アルカリ水ガラス溶液の製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
高モル比水ガラス〔ＳｉＯ₂（２４±１質量％）、Ｎａ₂Ｏ（６．５±０．５質量％）、モル比（ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ）（４±０．１）〕を、水でシリカ濃度４．０質量％以下となるように希釈してから酸を加え、流動性を保った中性又はアルカリ性の状態で、撹拌した後、放置してシリカ粒子を造粒する養生をし、
その後、Ｎａｃｌ透過阻止率４０％以下のナノフィルトレーション膜（ＮＦ）及び分画分子量１５００００Ｄａ以下の限外濾過膜（ＵＦ）の少なくとも一方の膜が使用された膜分離装置により、シリカ濃度が６〜１４質量％になるまで濃縮するとともに、アルカリイオンを除去して濃縮液を得、
この濃縮液に水を添加するとともに、前記濃縮において使用した膜分離装置を使用して前記酸イオン濃度の低下を図るダイアフィルトレーション処理をする、
ことを特徴とする低アルカリ水ガラス溶液の製造方法。
【０００９】
＜請求項２記載の発明＞
前記酸は、前記養生後のｐＨが１０未満とならないように加え、前記撹拌は２〜５分間、前記養生は４時間以上行う、請求項１記載の低アルカリ水ガラス溶液の製造方法。
【００１０】
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図１に示した処理フロー図を参照しながら説明する。
＜水ガラス及びその希釈＞
本形態において使用しうる水ガラスは、その種類が特に限定されるものではない。例えば、ＪＩＳ１４０８規定の珪酸ソーダ（ＸＮａ₂Ｏ・ＹＳｉＯ₂）相当品、すなわち、ＪＩＳ１号、２号、３号水ガラスや、珪素を溶解させることによりモル比（Ｎａ₂Ｏ：ＳｉＯ₂）４程度の高モル比とされた水ガラスなどを使用することができる。
【００１２】
ただし、ナトリウム（アルカリ）の除去という観点からは、モル比の高い（Ｎａ₂Ｏの少ない）水ガラスを使用するのが好ましく、ＪＩＳ３号水ガラス又は高モル比水ガラスを使用するのが特に好ましい。本実施の形態では、高モル比水ガラスを使用する。
【００１３】
なお、ＪＩＳ３号水ガラスは、ＳｉＯ₂（２８〜３０質量％）、Ｎａ₂Ｏ（９〜１０質量％）及び水（残部）からなるものであり、モル比（ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ）が２．８〜３．３３とされる。また、本実施の形態の高モル比水ガラスは、ＳｉＯ₂（２４±１質量％）、Ｎａ₂Ｏ（６．５±０．５質量％）及び水（残部）からなるものであり、モル比（ＳｉＯ₂／Ｎａ₂Ｏ）が４±０．１とされる。
【００１４】
上記水ガラスは、まず、水で希釈する。水による希釈を行わない場合、水ガラスの種類により、酸を添加したときに水ガラスがゲル化することがある。希釈は、シリカ濃度４．０質量％以下、好ましくは３．５質量％以下の水溶液にするのが望ましい。
【００１５】
＜酸の添加＞
水で希釈した水ガラス水溶液は、図１に示すように、例えば酸添加槽１に供給し、酸性側にならないように、中性又はアルカリ性に、例えば養生後にｐＨ１０未満とならないように酸を加える。水ガラス水溶液に酸を加えるのは、そのままでは膜分離を行い難いためである。酸の添加によりシリカ粒子の造粒が図られ、もってシリカ分とナトリウム分（アルカリ分）との膜分離が容易になる。また、酸添加により酸性側にするほど、ゲル化が生じやすく、得られる注入材の安定性が欠けるようになるので、中性又はアルカリ性に、特に養生後にｐＨ１０以上となるようにするのが好ましい。酸性側にならないように酸を添加することにより、水ガラス水溶液は、ゲル化が生じず、流動性が保たれることになる。
【００１６】
添加する酸としては、水珪酸Ｈ₂ＳｉＯ₂（ＯＨ）₂の酸解離定数がｐＫａ₁＝９．８６、ｐＫａ₂＝１３．１であるので、その酸解離定数ｐＫａ１以下のものを使用すればよく、例えば、硫酸、塩酸、リン酸、ギ酸、クエン酸などを使用することができる。実際に、その種の酸について、シリカ粒子の造粒効果を確認済である。コストの観点からは、硫酸を使用するのが好ましく、本実施の形態では希硫酸を使用する。
【００１７】
希釈した水ガラス水溶液と酸とは、撹拌翼２によって均一に混合する程度に２〜５分間撹拌する。
【００１８】
撹拌後の液は、シリカモノマーの重合反応に基づいてその粒子が造粒されるまで、好ましくは４時間以上、より好ましくは８時間以上放置して養生する。通常は、１２時間放置すれば、シリカが完全に造粒され膜分離が容易となる。液を加熱することにより造粒完了時間を短くすることができる。例えば６０〜７０℃で加熱すれば、３〜４時間程度でシリカが造粒され膜分離が可能となる。
【００１９】
＜濃縮工程＞
シリカ粒子が造粒されるまで養生した液は、次いで、濃縮工程に送り、濃縮液を得るようにする。
この濃縮工程は、酸添加槽１から造粒済原液Ｇを受け入れて濃縮液Ｎ１を得るための処理槽３と、この処理槽３からの液を膜分離する膜分離装置４と、それらの間を液を全循環させるため送液路５Ａ及び返送路５Ｂと、膜分離装置４を透過した透過液Ｒ１を送液路７を介して受け入れ貯留する透過液槽６とによって主に構成される。
【００２０】
膜分離装置４で使用する膜は、その形状が何ら限定されるものではなく、例えば、スパイラル、キャピラリー、チューブラー、カートリッジ、プレートなどとすることもできる。また、濃縮液の流れと膜面との接触方向も何ら限定されるものではなく、膜面に垂直に被処理液を流す全量濾過方式とすることも、膜面と平行に被処理液を流し被処理液の流れの側方で濾過を行うクロスフロー濾過方式とすることもできる。本実施の形態では、平膜方式かつクロスフロー濾過方式とした。平膜方式の膜は、安価でしかも取り扱いが容易であるという利点を有する。また、クロスフロー濾過方式によると、膜面へのゲル物質の蓄積が少なくなる。
【００２１】
膜分離装置４で使用する膜としては、ナトリウムイオンは透過するがシリカ分は透過しない限外濾過膜（ＵＦ）、ナノフィルトレーション膜（ＮＦ）などを挙げることができる。ただし、ナトリウムイオンは透過するといってもその阻止率が０％でなければならないというものではなく、またシリカ分は透過しないといってもその阻止率が１００％でなければならないというものではないのは当然である。ナトリウムイオンの阻止率は適宜選定できるが、後述する値を満たすものが望ましい。
【００２２】
このＮＦ膜のＮａＣｌ透過阻止率は、４０％以下であるのが好ましく、５〜２０％であるのがより好ましい。また、ＵＦ膜の分画分子量は、１５００００Ｄａ以下であるのが好ましく、５００００Ｄａ以下であるのがより好ましい。かかるＮａＣｌ阻止率、分画分子量では、先に述べたシリカの造粒を行わないと、シリカ分の阻止率が低すぎるため効果的な分離が困難となり、また、阻止率を高くすると、処理時間がかかる、膜表面でゲルが発生しやすくなるといった問題が生じる。
【００２３】
以上のようなＮａＣｌ阻止率、分画分子量を有する膜としては、例えば、ＮＴＲ−７４１０（ＲＯ膜（ＮＦ型））、ＮＴＲ−７４５０（ＲＯ膜（ＮＦ型））、ＮＴＵ−２１２０（ＵＦ膜）（以上、日東電工（株）製）、等がある。
【００２４】
逆浸透膜を形成する材料としては、例えば、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロース等を挙げることができる。また、限外濾過膜を形成する材料としては、例えば、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリアミド、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等の有機高分子化合物や、多孔質ガラス、セラミックス等の無機材料を挙げることができるが、水ガラスとの親和性、耐塩基性を考慮すれば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンが好ましい。
【００２５】
膜分離装置４による膜分離により、造粒済原液Ｇ中のナトリウムイオンが、透過液Ｒ１とともに除去される。また、この膜分離装置４は、シリカ分は透過させないので、溶液自体の容量が減少することにより、シリカ濃度は上昇する。この膜分離は、シリカ濃度が６質量％以上になるまで、好ましくは８〜１４質量％になるまで行う。たしかに、本発明に係る方法により製造された低アルカリ水ガラス溶液を、地盤改良用注入材の主材と使用する場合は、シリカ濃度が６質量％程度であれば足りるが、シリカ濃度を８質量％以上とする方が輸送コストを考慮すればより好適である。
【００２６】
ただし、あまりに高濃度とすると溶液の安定性に欠けるので、１４質量％以下とするのがよい。本溶液は、シリカ濃度１３質量％程度まで、安定して利用に供すことができることが確認されている。
【００２７】
＜脱塩工程＞
以上の濃縮工程によって、濃縮された濃縮液Ｎ１は、酸イオンを、本実施の形態では硫酸イオンを、少なからぬ量含有している。そして、硫酸イオンが多いとシリカが不安定になり、溶液がたとえば２０日程度でゲル化してしまう。そこで、得られた濃縮液Ｎ１は、さらに、ダイアフィルトレーション処理し、硫酸イオン濃度を、好ましくは５０００ｐｐｍ以下となるまで、より好ましくは２０００ｐｐｍ以下となるまで低下させるのが好ましい。
【００２８】
この脱塩処理は、本実施の形態では、濃縮工程において使用した装置をそのまま使用した。具体的には、処理槽３に貯留された濃縮液Ｎ１に対して、図２に示すように、水槽８から所定量の水Ｗを添加し、膜分離装置４により膜分離する。膜分離は、添加した水の量と同量の透過液Ｒ２が排出されるまで行う。同量の透過液Ｒ２が排出され処理槽３における濃縮液Ｎ２が最初の濃縮液Ｎ１の量と同量になったら、新たに濃縮液Ｎ１に対して水槽８から所定量の水Ｗを添加する。以後、同様の作業を所定回数繰り返す。
【００２９】
水Ｗを供給するタイミングは、本実施の形態のように供給された水Ｗの量と同量の透過液Ｒ２が排出された時点に限られるものではなく、脱塩が限界となった時点とすることもでき、これによれば透過液Ｒ２の量を最小限とすることができる。だだし、この方法は、膜に対する負担が大きくなることに注意を要する。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
４号水ガラス１２ｋｇを水８４Ｌで希釈することにより水溶液とし、この水溶液に７５％硫酸１４１０ｇを加え、３分間撹拌した後、一晩放置した（以下、この状態の溶液を原液という。）。
次に、原液９０Ｌを、実施の形態で示した方法により濃縮して、３５Ｌの濃縮液とし、さらにこの濃縮液を実施の形態で示した方法により脱塩して低アルカリ水ガラス溶液を得た。膜分離装置の膜としては、膜面積１．８ｍ²のＲＯ膜（日東電工（株）製、ＮＴＵ−７４１０）を使用した。ろ過圧力は０．１８ＭＰａとし、循環流量は１０Ｌ／ｍｉｎとした。また、ダイアフィルトレーション処理は、供給する水の量を１回につき５Ｌとし、５回繰り返した。
【００３１】
低アルカリ水ガラス溶液の成分を、原液及び透過液の成分とともに表１に示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
表１より、モル比７．４の低アルカリ水ガラス溶液が生成されていることがわかる。
【００３４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、装置自体及びランニングのコストを低く、しかも確実にアルカリ分の少ない低アルカリ水ガラス溶液を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の濃縮処理工程のフロー図である。
【図２】脱塩処理工程のフロー図である。
【符号の説明】
１…酸添加槽、３…処理槽、４…膜分離装置、６…透過液槽、Ｇ…造粒済原液、Ｎ１，Ｎ２…濃縮液、Ｒ１，Ｒ２…透過液。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a low alkaline water glass solution.
[0002]
[Prior art]
In civil engineering work, a chemical injection method is generally used to improve the ground by injecting a ground improvement injecting material to the ground that may be collapsed by excavation or the like, or the ground that is difficult to excavate by spring water or the like.
[0003]
There are various known ground improvement injecting materials used, but in addition to water glass itself, recently, non-alkali silica sol based ground improving materials made by adding acid to water glass have become available. Widely used. This ground improvement injecting material has a high strength of solidified material by injection and has excellent durability, the injection solution is one solution, the gel time can be easily adjusted, and it is convenient to handle. However, it has various advantages, such as a wide range, almost no elution component from the solidified material after ground improvement, and a small impact on the environment. In addition, since such an injecting material for ground improvement uses an acid, particularly an inexpensive sulfuric acid, as a raw material, the water glass itself is very inexpensive and is very economical.
[0004]
In recent years, it has been examined whether the strength and durability of the consolidated body (improved body) can be further improved.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
From this point of view, a technique for removing alkali by passing water glass through an ion exchange resin has been studied, and various techniques represented by, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-279552 have been proposed. However, the method of passing the water glass through the ion exchange resin requires a regeneration process of the ion exchange resin, so that the running cost increases.
[0006]
Thus, for example, an electrodialysis method as disclosed in Japanese Patent No. 3104128 has been proposed and put to practical use, but the electrodialysis method is extremely expensive and lacks versatility.
[0007]
Then, the main subject of this invention is providing the manufacturing method of the low alkaline water glass solution which can obtain the low alkaline water glass solution with low apparatus itself and a low running cost, and also with a little alkali content reliably.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that has solved the above problems is as follows.
<Invention of Claim 1>
High molar ratio water glass [SiO ₂ (24 ± 1 mass%), Na ₂ O (6.5 ± 0.5 mass%), molar ratio (SiO ₂ / Na ₂ O) (4 ± 0.1)] Curing by adding acid after diluting to a silica concentration of 4.0% by mass or less with water, stirring in a neutral or alkaline state maintaining fluidity, and allowing to stand to granulate silica particles And
Thereafter, the silica concentration was 6 by a membrane separation apparatus using at least one of a nanofiltration membrane (NF) having a Nacl permeation blocking rate of 40% or less and an ultrafiltration membrane (UF) having a fractional molecular weight of 150,000 Da or less. Concentrate to -14% by mass, remove alkali ions to obtain a concentrated solution,
While adding water to the concentrate, diafiltration treatment is performed to reduce the acid ion concentration using the membrane separator used in the concentration.
A method for producing a low alkaline water glass solution.
[0009]
<Invention of Claim 2>
The method for producing a low alkaline water glass solution according to claim 1, wherein the acid is added so that the pH after curing is not less than 10, the stirring is performed for 2 to 5 minutes, and the curing is performed for 4 hours or more.
[0010]
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the processing flow diagram shown in FIG.
<Water glass and its dilution>
The type of water glass that can be used in this embodiment is not particularly limited. For example, JIS 1408 standard sodium silicate (XNa ₂ O · YSiO ₂ ) equivalent product, that is, JIS No. 1, No. 2, No. 3 water glass, or about 4 molar ratio (Na ₂ O: SiO ₂ ) by dissolving silicon Water glass having a high molar ratio can be used.
[0012]
However, from the viewpoint of removal of sodium (alkali), it is preferable to use water glass having a high molar ratio (low Na ₂ O), and it is particularly preferable to use JIS No. 3 water glass or high molar ratio water glass. . In the present embodiment, high molar ratio water glass is used.
[0013]
Incidentally, JIS three water glass _is, SiO 2 (28 to 30% by weight), which consist of Na ₂ O (9 to 10 wt%) and water (balance), the molar ratio (SiO ₂ / Na ₂ O) is 2.8 to 3.33. The high molar ratio water glass of the present embodiment is composed of SiO ₂ (24 ± 1% by mass), Na ₂ O (6.5 ± 0.5% by mass) and water (remainder). The ratio (SiO ₂ / Na ₂ O) is 4 ± 0.1.
[0014]
The water glass is first diluted with water. When dilution with water is not performed, depending on the type of water glass, the water glass may gel when an acid is added. It is desirable to dilute an aqueous solution having a silica concentration of 4.0% by mass or less, preferably 3.5% by mass or less.
[0015]
<Addition of acid>
As shown in FIG. 1, the water glass aqueous solution diluted with water is supplied to, for example, the acid addition tank 1, and acid is added so as to be neutral or alkaline, for example, so that it does not become less than pH 10 after curing, so as not to become an acidic side. . The reason for adding an acid to the water glass aqueous solution is that it is difficult to perform membrane separation as it is. By adding an acid, the silica particles are granulated, thereby facilitating membrane separation of the silica content and the sodium content (alkali content). Further, as the acid side is increased by acid addition, gelation is likely to occur, and the stability of the resulting injection material is lacking. Therefore, it is preferable to make it neutral or alkaline, particularly pH 10 or more after curing. . By adding an acid so as not to be on the acidic side, the water glass aqueous solution is not gelled and the fluidity is maintained.
[0016]
As the acid to be added, since the acid dissociation constant of hydrosilicic acid H ₂ SiO ₂ (OH) ₂ is pKa ₁ = 9.86 and pKa ₂ = 13.1, if the acid dissociation constant is less than pKa1 For example, sulfuric acid, hydrochloric acid, phosphoric acid, formic acid, citric acid and the like can be used. Actually, the granulation effect of the silica particles has been confirmed for that kind of acid. From the viewpoint of cost, it is preferable to use sulfuric acid, and dilute sulfuric acid is used in this embodiment.
[0017]
The diluted water glass aqueous solution and the acid are stirred for 2 to 5 minutes so as to be uniformly mixed by the stirring blade 2.
[0018]
The liquid after stirring is preferably allowed to stand for 4 hours or longer, more preferably 8 hours or longer until the particles are granulated based on the polymerization reaction of the silica monomer. Normally, if left for 12 hours, the silica is completely granulated and membrane separation becomes easy. The granulation completion time can be shortened by heating the liquid. For example, when heated at 60 to 70 ° C., silica is granulated in about 3 to 4 hours, and membrane separation becomes possible.
[0019]
<Concentration process>
The liquid cured until the silica particles are granulated is then sent to a concentration step to obtain a concentrated liquid.
The concentration step includes a processing tank 3 for receiving the granulated raw solution G from the acid addition tank 1 to obtain a concentrated liquid N1, a membrane separation device 4 for membrane-separating the liquid from the processing tank 3, and a space between them. Are mainly constituted by a liquid feed path 5A and a return path 5B, and a permeate tank 6 that receives and stores the permeate R1 that has passed through the membrane separation device 4 via the liquid feed path 7.
[0020]
The shape of the membrane used in the membrane separation device 4 is not limited in any way, and for example, a spiral, capillary, tubular, cartridge, plate, etc. can be used. In addition, the flow direction of the concentrate and the contact direction between the membrane surface is not limited at all, and the total amount filtration method in which the liquid to be processed is allowed to flow perpendicularly to the membrane surface can also be used. It is also possible to adopt a cross flow filtration method in which filtration is performed on the side of the flow of the liquid to be treated. In this embodiment, a flat membrane method and a cross flow filtration method are adopted. The flat membrane type film has the advantage of being inexpensive and easy to handle. Further, according to the cross flow filtration method, the accumulation of the gel substance on the membrane surface is reduced.
[0021]
Examples of the membrane used in the membrane separation device 4 include an ultrafiltration membrane (UF) and a nanofiltration membrane (NF) that allow sodium ions to permeate but do not permeate silica. However, even if sodium ions permeate, it does not mean that the rejection rate must be 0%, and even if it does not permeate silica, it does not mean that the rejection rate must be 100%. Is natural. The blocking rate of sodium ions can be selected as appropriate, but it is desirable to satisfy the values described later.
[0022]
The NaCl permeation blocking rate of this NF film is preferably 40% or less, more preferably 5 to 20%. The molecular weight cutoff of the UF membrane is preferably 150,000 Da or less, and more preferably 50000 Da or less. With such NaCl rejection and molecular weight cut off, if the above-described silica granulation is not performed, the silica rejection is too low, making effective separation difficult. This causes a problem that gel is likely to be generated on the film surface.
[0023]
Examples of the membrane having the NaCl rejection and the molecular weight cut off as described above include NTR-7410 (RO membrane (NF type)), NTR-7450 (RO membrane (NF type)), and NTU-2120 (UF membrane). (Nitto Denko Corporation), etc.
[0024]
Examples of the material for forming the reverse osmosis membrane include polysulfone, polyvinyl alcohol, and cellulose acetate. Examples of materials for forming the ultrafiltration membrane include organic polymer compounds such as polyethersulfone, polysulfone, polyvinyl alcohol, polyamide, polyvinylidene fluoride, and polytetrafluoroethylene, and inorganic materials such as porous glass and ceramics. Examples of the material include polysulfone and polyethersulfone, in view of affinity with water glass and base resistance.
[0025]
By membrane separation by the membrane separation device 4, sodium ions in the granulated stock solution G are removed together with the permeate R1. Moreover, since this membrane separator 4 does not permeate the silica component, the silica concentration increases as the volume of the solution itself decreases. This membrane separation is performed until the silica concentration is 6 mass% or more, preferably 8 to 14 mass%. Certainly, when the low alkaline water glass solution produced by the method according to the present invention is used as the main material of the ground improvement injecting material, it is sufficient if the silica concentration is about 6% by mass, but the silica concentration is 8% by mass. % Or more is more suitable if the transportation cost is taken into consideration.
[0026]
However, if the concentration is too high, the stability of the solution is insufficient. It has been confirmed that this solution can be stably used up to a silica concentration of about 13% by mass.
[0027]
<Desalting step>
The concentrated solution N1 concentrated by the above concentration step contains an acid ion, and in this embodiment, a considerable amount of sulfate ion. And when there are many sulfate ions, silica will become unstable and a solution will gelatinize, for example in about 20 days. Therefore, it is preferable that the obtained concentrated liquid N1 is further subjected to a diafiltration treatment to reduce the sulfate ion concentration until it becomes preferably 5000 ppm or less, more preferably 2000 ppm or less.
[0028]
In this embodiment, the desalting treatment is performed using the apparatus used in the concentration step as it is. Specifically, as shown in FIG. 2, a predetermined amount of water W is added from the water tank 8 to the concentrated liquid N1 stored in the processing tank 3, and membrane separation is performed by the membrane separation device 4. Membrane separation is performed until the same amount of permeate R2 as the amount of added water is discharged. When the same amount of permeate R2 is discharged and the concentrated liquid N2 in the processing tank 3 becomes the same amount as the initial concentrated liquid N1, a predetermined amount of water W is newly added from the water tank 8 to the concentrated liquid N1. . Thereafter, the same operation is repeated a predetermined number of times.
[0029]
The timing of supplying the water W is not limited to the time when the same amount of the permeated liquid R2 as the amount of the supplied water W is discharged as in the present embodiment, and the time when desalting reaches a limit. According to this, the amount of the permeate R2 can be minimized. However, this method requires a great burden on the membrane.
[0030]
【Example】
Examples of the present invention will be described below.
An aqueous solution was prepared by diluting 12 kg of No. 4 water glass with 84 L of water. To this aqueous solution, 1410 g of 75% sulfuric acid was added, stirred for 3 minutes, and allowed to stand overnight (hereinafter, the solution in this state is referred to as a stock solution).
Next, 90 L of the stock solution was concentrated by the method shown in the embodiment to obtain a 35 L concentrate, and this concentrated solution was desalted by the method shown in the embodiment to obtain a low alkaline water glass solution. . As the membrane of the membrane separator, an RO membrane having a membrane area of 1.8 m ² (NTU-7410, manufactured by Nitto Denko Corporation) was used. The filtration pressure was 0.18 MPa, and the circulation flow rate was 10 L / min. The diafiltration treatment was repeated 5 times with the amount of water supplied being 5 L at a time.
[0031]
The components of the low alkaline water glass solution are shown in Table 1 together with the components of the stock solution and the permeate.
[0032]
[Table 1]

[0033]
From Table 1, it can be seen that a low alkaline water glass solution having a molar ratio of 7.4 is produced.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a low-alkaline water glass solution that is low in the cost of the apparatus itself and running, and that has a low alkali content.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart of a concentration treatment process of the present embodiment.
FIG. 2 is a flowchart of a desalting process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Acid addition tank, 3 ... Processing tank, 4 ... Membrane separator, 6 ... Permeate tank, G ... Granulated stock solution, N1, N2 ... Concentrated liquid, R1, R2 ... Permeate.

Claims

High molar ratio water glass [SiO ₂ (24 ± 1 mass%), Na ₂ O (6.5 ± 0.5 mass%), molar ratio (SiO ₂ / Na ₂ O) (4 ± 0.1)] Curing by adding acid after diluting to a silica concentration of 4.0% by mass or less with water, stirring in a neutral or alkaline state maintaining fluidity, and allowing to stand to granulate silica particles And
Thereafter, the silica concentration was 6 by a membrane separation apparatus using at least one of a nanofiltration membrane (NF) having a Nacl permeation blocking rate of 40% or less and an ultrafiltration membrane (UF) having a fractional molecular weight of 150,000 Da or less. Concentrate to -14% by mass, remove alkali ions to obtain a concentrated solution,
While adding water to the concentrate, diafiltration treatment is performed to reduce the acid ion concentration using the membrane separator used in the concentration.
A method for producing a low alkaline water glass solution.

The method for producing a low alkaline water glass solution according to claim 1, wherein the acid is added so that the pH after curing is not less than 10, the stirring is performed for 2 to 5 minutes, and the curing is performed for 4 hours or more.