RU2380315C1 - Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide - Google Patents
Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2380315C1 RU2380315C1 RU2008142567/15A RU2008142567A RU2380315C1 RU 2380315 C1 RU2380315 C1 RU 2380315C1 RU 2008142567/15 A RU2008142567/15 A RU 2008142567/15A RU 2008142567 A RU2008142567 A RU 2008142567A RU 2380315 C1 RU2380315 C1 RU 2380315C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- silicon oxide
- hydrosol
- production
- silica
- Prior art date
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к производству гидрозолей оксида кремния, которые могут быть использованы при получении различных видов бумаги, пленкообразующих составов по металлу и керамике, в качестве связующего при изготовлении теплозащитных материалов, оболочковых форм для точного литья.The invention relates to the production of silica hydrosols, which can be used in the manufacture of various types of paper, film-forming compositions for metal and ceramics, as a binder in the manufacture of heat-protective materials, shell molds for precision casting.
Известен способ приготовления раствора коллоидного кремнезема путем стабилизации разбавленного раствора поликремневой кислоты после подщелачивания до pH 7,5-8,5 подогревом в автоклаве с рубашкой до кипения с одновременным удалением воды выпариванием (Айлер Р. Химия кремнезема. М.: Мир, 1982, с.443.) Недостатком известного способа является образование на обогреваемой поверхности аппарата и границе раздела жидкой и паровой фаз твердых дисперсных отложений кремнезема, большие энергозатраты.A known method of preparing a solution of colloidal silica by stabilizing a dilute solution of polysilicic acid after alkalization to a pH of 7.5-8.5 by heating in an autoclave with a jacket to a boil while removing water by evaporation (Euler R. Chemistry of silica. M .: Mir, 1982, p .443.) The disadvantage of this method is the formation on the heated surface of the apparatus and the interface between the liquid and vapor phases of solid dispersed silica deposits, high energy consumption.
Известен способ термической стабилизации поликремневой кислоты, включающий нагревание разбавленного раствора поликремневой кислоты и термическую стабилизацию коллоида с выращиванием частиц кремнезема с одновременным упариванием до концентрации оксида кремния 5-15% массы и увеличением объема раствора в 1,5-4,5 раз за счет подпитки золем-питателем с последующим концентрированием ультрафильтрацией (авт. св. СССР №833496, 1981 г.). Данный способ не исключает полностью образование твердого взвешенного в растворе осадка оксида кремния. Твердый кремнезем образуется на внутренней металлической поверхности, обогреваемой через рубашку аппарата, при кипении раствора. Способ требует значительных энергозатрат.A known method of thermal stabilization of polysilicic acid, comprising heating a dilute solution of polysilicic acid and thermal stabilization of a colloid with growing silica particles while evaporating to a concentration of silicon oxide 5-15% of the mass and increasing the volume of the solution by 1.5-4.5 times by feeding sol -feeder followed by concentration by ultrafiltration (ed. St. USSR No. 833496, 1981). This method does not completely exclude the formation of a solid suspension of silica suspended in a solution. Solid silica forms on the inner metal surface, heated through the jacket of the apparatus, when the solution boils. The method requires significant energy consumption.
Известен способ получения стабильного во времени гидрозоля диоксида кремния путем ионного обмена растворов силиката натрия на катионитах, стабилизации поликремневой кислоты раствором гидроокиси натрия с последующей термообработкой в автоклаве при температуре выше 100°С (патент США 3012973, Кл.252-313, 1961).A known method of obtaining a time-stable hydrosol of silicon dioxide by ion exchange of solutions of sodium silicate on cation exchangers, stabilization of polysilicic acid with a solution of sodium hydroxide, followed by heat treatment in an autoclave at a temperature above 100 ° C (US patent 3012973, CL 252-313, 1961).
Недостатком данного способа являются сложность проведения процесса, недостаточная производительность и большие энергозатраты.The disadvantage of this method is the complexity of the process, insufficient productivity and high energy consumption.
Известен способ получения стабильного гидрозоля диоксида кремния, включающий ионообменную конверсию раствора силиката натрия в поликремневую кислоту, стабилизацию ее натрийсодержащим раствором, термообработку полученного гидрозоля диоксида кремния при температуре 100°С и атмосферном давлении и концентрирование (авт. св. №1452789, кл C01B 33/14, 1989). Недостатком данного способа являются низкая производительность, образование твердого взвешенного в растворе осадка оксида кремния и большие энергозатраты.A known method of obtaining a stable hydrosol of silicon dioxide, including ion-exchange conversion of a solution of sodium silicate into polysilicic acid, stabilization with a sodium-containing solution, heat treatment of the obtained hydrosol of silicon dioxide at a temperature of 100 ° C and atmospheric pressure and concentration (ed. St. No. 1452789, class C01B 33 / 14, 1989). The disadvantage of this method is the low productivity, the formation of solid suspended in a solution of a precipitate of silicon oxide and high energy consumption.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения гидрозоля диоксида кремния, включающий ионообменную конверсию раствора силиката натрия в поликремневую кислоту, стабилизацию ее натрийсодержащим раствором, концентрирование гидрозоля диоксида кремния до 8-10 мас.%, термообработку полученного гидрозоля диоксида кремния ведут острым паром в течение 2,5-3 часов (RU (11) 2124474 (13) C1, опубл. 1999.01.10).The closest in technical essence is a method of producing a silica hydrosol, including ion-exchange conversion of a sodium silicate solution into polysilicic acid, stabilization with a sodium-containing solution, concentration of a silica hydrosol to 8-10 wt.%, Heat treatment of the obtained silica hydrosol with hot steam for 2 5-3 hours (RU (11) 2124474 (13) C1, publ. 1999.01.10).
Задачей изобретения является увеличение концентрации гидрозоля оксида кремния, степени его чистоты, уменьшение отложений на стенках реактора, повышение производительности процесса.The objective of the invention is to increase the concentration of the hydrosol of silicon oxide, its degree of purity, reduce deposits on the walls of the reactor, increase the productivity of the process.
Данная задача решается за счет проведения термостабилизации с перемешиванием и с сохранением объема системы, а также исключения твердого взвешенного осадка из раствора кремнезема с использованием узла предварительной очистки, использование для концентрирования силиказоля блока ультрафильтрации с тангенциальным распределением потока жидкости, подаваемого на мембраны.This problem is solved by performing thermal stabilization with stirring and preserving the volume of the system, as well as eliminating solid suspended sediment from silica solution using a pre-treatment unit, using an ultrafiltration unit to concentrate silica sol with the tangential distribution of the fluid flow supplied to the membranes.
Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.
Раствор силиката натрия с концентрацией 4-5% оксида натрия пропускают через катионит марки КУ-2-8. Полученную поликремневую кислоту стабилизируют раствором гидроокиси натрия до pH 9,0-9,5, подвергают термообработке при интенсивном перемешивании при температуре не выше 130°С в течение 2-3 часов без изменения объема раствора. Гидрозоль оксида кремния пропускают через блок предварительной фильтрации с последующим концентрированием раствора ультрафильтрацией.A solution of sodium silicate with a concentration of 4-5% sodium oxide is passed through KU-2-8 cation exchange resin. The resulting polysilicic acid is stabilized with a sodium hydroxide solution to a pH of 9.0-9.5, subjected to heat treatment with vigorous stirring at a temperature not exceeding 130 ° C for 2-3 hours without changing the volume of the solution. The silica hydrosol is passed through a pre-filtration unit, followed by concentration of the solution by ultrafiltration.
Перемешивание во время проведения процесса термостабилизации не позволяет твердому осадку кремнезема осаждаться на внутренней поверхности реактора.Mixing during the process of thermal stabilization does not allow a solid precipitate of silica to precipitate on the inner surface of the reactor.
Блок предфильтрации позволяет удалить частицы твердого кремнезема, которые истирают и повреждают поверхность фильтрующих мембран ультрафильтрационной установки, ухудшают качество товарного коллоидного раствора кремнезема.The prefiltration unit allows you to remove particles of solid silica, which abrasion and damage the surface of the filtering membranes of the ultrafiltration unit, worsen the quality of commodity colloidal silica solution.
Использование для концентрирования гидрозоля оксида кремния блока ультрафильтрации с тангенциальным распределением потока жидкости, подаваемого на мембраны, позволяет значительно увеличить скорость ультрафильтрации и получить стабильный продукт с концентрацией 45% и выше.The use of an ultrafiltration unit for concentrating a hydrosol of silicon oxide with a tangential distribution of the fluid flow supplied to the membranes allows one to significantly increase the ultrafiltration rate and obtain a stable product with a concentration of 45% and higher.
Примеры выполненияExecution examples
Пример 1Example 1
250 л раствора поликремневой кислоты, полученного из разбавленного раствора силиката натрия ионным обменом на катионите КУ-2-8, стабилизированного раствором щелочи, подвергают термостабилизации при температуре не выше 130°С и перемешивании (П=70 об/мин). Полученный раствор кремневой кислоты фильтруют на блоке предфильтрации.250 l of a solution of polysilicic acid obtained from a dilute solution of sodium silicate by ion exchange on KU-2-8 cation exchange resin stabilized with an alkali solution is subjected to thermal stabilization at a temperature not exceeding 130 ° C and stirring (P = 70 rpm). The resulting solution of silicic acid is filtered on a prefiltration unit.
Для очистки от взвешенных частиц опробованы фильтры предварительной очистки с размером пор 20 мкм, 5 мкм, 3 мкм и 1,2 мкм.For purification from suspended particles, pre-filters with pore sizes of 20 μm, 5 μm, 3 μm and 1.2 μm were tested.
Сравнительную оценку полученного коллоидного раствора проводили методом нефелометрического определения мутности.A comparative evaluation of the obtained colloidal solution was carried out by the method of nephelometric determination of turbidity.
Мембрана с размером пор 20 мкм - мутность 71 FTU.Membrane with a pore size of 20 microns - a turbidity of 71 FTU.
Мембрана с размером пор 5 мкм - мутность 52 FTU.5 μm pore size membrane - 52 FTU turbidity.
Мембрана с размером пор 3 мкм - мутность 60 FTU.Membrane with a pore size of 3 microns - a turbidity of 60 FTU.
Мембрана с размером пор 1,2 мкм - мутность 62 FTU.Membrane with a pore size of 1.2 microns - a turbidity of 62 FTU.
Наибольшую производительность по скорости предварительной фильтрации и качеству очистки обеспечивает использование фильтра с размером пор 3 мкм.The highest performance in terms of pre-filtration rate and cleaning quality is ensured by the use of a filter with a pore size of 3 microns.
После предварительной фильтрации гидрозоль оксида кремния подвергают ультрафильтрации на блоке с тангенциальным распределением потока жидкости через полипропиленовую мембрану с размером пор 0,2 мкм.After preliminary filtration, the silica hydrosol is ultrafiltered on a block with a tangential distribution of the liquid flow through a 0.2 micron polypropylene membrane.
Для сравнения концентрирование гидрозоля оксида кремния проводили с использованием прямоточных трубчатых ультрафильтров. Использование только прямоточных трубчатых ультрафильтров не позволяет получать золи высокой концентрации.For comparison, the concentration of the hydrosol of silicon oxide was carried out using once-through tubular ultrafilters. Using only direct-flow tubular ultrafilters does not allow to obtain sols of high concentration.
Показатели концентрата и фильтрата представлены в таблице 1. Indicators of concentrate and filtrate are presented in table 1.
Пример 2Example 2
Кремнезоль (содержание SiO2 345 г/л), полученный методом ионного обмена (пример 1) и сконцентрированный ультрафильтрацией с использованием прямоточных трубчатых ультрафильтров, подвергают дополнительному концентрированию на блоке ультрафильтрации с тангенциальным распределением потока жидкости через мембрану с размером пор 0,2 мкм. В результате дополнительной ультрафильтрации получены гидрозоли оксида кремния с концентрацией 450-480 г/л по оксиду кремния.Silica sol (SiO 2 345 g / L content) obtained by ion exchange (Example 1) and concentrated by ultrafiltration using direct-flow tube ultrafilters is further concentrated on an ultrafiltration unit with a tangential distribution of the liquid flow through a 0.2 μm membrane. As a result of additional ultrafiltration, hydrosols of silicon oxide with a concentration of 450-480 g / l in silicon oxide were obtained.
Таким образом, преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем:Thus, the advantages of the proposed method are as follows:
- способ позволяет получать золи достаточно высокой концентрации (450-480 г/л по оксиду кремния);- the method allows to obtain sols of a sufficiently high concentration (450-480 g / l for silicon oxide);
- использование блока мембран с тангенциальным распределением потока жидкости позволяет повысить скорость концентрирования коллоидного раствора;- the use of a block of membranes with a tangential distribution of the fluid flow allows you to increase the rate of concentration of the colloidal solution;
- использование предфильтрации позволяет предотвратить разрушение мембран частицами твердого осадка оксида кремния и продлить срок их эксплуатации;- the use of prefiltration prevents the destruction of membranes by particles of a solid precipitate of silicon oxide and extend their life;
- проведение стадии термостабилизации раствора поликремневой кислоты при интенсивном перемешивании и постоянном объеме раствора исключает образование твердых дисперсных отложений кремнезема на внутренней поверхности реактора.- the stage of thermal stabilization of a solution of polysilicic acid with vigorous stirring and a constant volume of the solution eliminates the formation of solid dispersed silica deposits on the inner surface of the reactor.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142567/15A RU2380315C1 (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142567/15A RU2380315C1 (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2380315C1 true RU2380315C1 (en) | 2010-01-27 |
Family
ID=42122070
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008142567/15A RU2380315C1 (en) | 2008-10-27 | 2008-10-27 | Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2380315C1 (en) |
-
2008
- 2008-10-27 RU RU2008142567/15A patent/RU2380315C1/en not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6373381B2 (en) | Zeolite membrane, method for producing the same, and separation method using the same | |
EP0537375B1 (en) | Method of preparing high-purity aqueous silica sol | |
US11161746B2 (en) | Preparation of molecular sieve and treatment of silicon-containing wastewater therefrom | |
JP6141710B2 (en) | Method for producing high purity synthetic silica powder | |
US3969266A (en) | Microporous membrane process for making concentrated silica sols | |
JP2010521284A (en) | Membrane structure and its manufacture and use | |
JP5087644B2 (en) | Method for producing ZSM-5 type zeolite membrane | |
JP3446057B2 (en) | Production and concentration of silica sol | |
EP0180599A4 (en) | High flux membrane. | |
Qiu et al. | 1.11 Ceramic Membranes | |
CN110407361A (en) | A kind of zero-emission of silica gel waste water and recycling treatment process and silica gel waste water treatment system | |
US20100170851A1 (en) | Membrane structures and their production and use | |
JP2012072534A (en) | Hollow fiber porous body of natural zeolite, zeolite membrane composite porous body and method for manufacturing the same | |
JP7358675B2 (en) | Method for separating and purifying fluids containing valuables | |
JP2006247599A (en) | Manufacturing method of zsm-5 type zeolite membrane | |
RU2380315C1 (en) | Method of preparing concentrated hydrosol of silicon oxide | |
JP2015066532A (en) | Composite membrane having zeolite thin film and production method of the same | |
RU2433953C1 (en) | Method of producing silicon oxide sol modified with sodium aluminate | |
US20230338904A1 (en) | Ceramic membrane technology for molecule-range separation | |
US20200399134A1 (en) | Sustainable silicates and methods for their extraction | |
JP3656655B2 (en) | Synthetic swellable silicate and method for producing the same | |
CN114644340A (en) | Preparation method of low-salt silica sol | |
WO2009064714A1 (en) | Sugar cane juice clarification process | |
JP6440638B2 (en) | Process for producing high solids colloidal silica | |
CN210340349U (en) | Production device for improving purity of silica sol |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
QB4A | Licence on use of patent |
Effective date: 20100507 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171028 |