硅酸钠的溶解和过滤

硅酸钠的溶解和过滤介绍

●生产技术创新●

硅酸钠的溶解和过滤

张福顺

（青岛东岳泡花碱有限公司

青岛２６６０４１）

摘要：硅酸钠是一种可溶性硅酸盐，俗称水玻

硅酸钠。也可以用Ｎａ２ｓ０４代替纯碱来生产，是将

璃。商品名泡花碱。硅酸钠是一种重要的无机化工石英砂、硫酸钠和煤粉（还原剂）以适当的比例混原料，除用作洗涤剂和粘结剂成分之外，还是制造合后在窑炉中１３００＇１２左右的高温下完成。这种方

硅胶、分子筛、硅溶胶、白炭黑等精细化工产品的重

法可节约紧俏商品纯碱，降低生产成本，有一定的要原料，其用途十分广泛．在国民经济中有着重要

经济效益和社会效益。但生产中控制严格．否则炉

作用。

内生成“硝水”，容易发生事故，而且也影响产品质硅酸钠有固体和液体两种。其规格、型号较多。量，对窑炉的腐蚀很严重，烟气中的ＳＯ：还严重污可按市场的需求划分。而在工业生产中广泛应用的

染环境，这些是该工艺的不足之处。

是液体品种。

湿法生成硅酸钠的工艺简单，是以烧碱和石英１硅酸钠生产方法

砂为原料，在高压反应釜中１８０。Ｃ下反应一段时硅酸钠问世至今已有３００多年的历史，它的工间，得到硅酸钠溶液。与干法相比，湿法最大的优业生产方法分干法（固相法）和湿法（液相法）两点是节能；但湿法仅适用于模数小于３．０以下的硅

种。目前，国内广泛采用的是干法生产。

酸钠生产，并且反应结束后生料较多，给后处理带

干法生产中。纯碱固相法应用较为广泛。该工

来困难。

艺是将石英砂和纯碱在工业窑炉中于１３００—

２硅酸钠的溶解１４００＂Ｃ高温下进行固相熔融反应。制成固相玻璃体

２．１固体硅酸钠的结构

作者简介：张福顺青岛东岳泡花碱有限公司研究中心主任高级工程师

４结论

应条件可以制备出质量分数较高（２７％左右）。粘

１．通过影响硅溶胶的单因素实验，我们发现

度较低（３—５ｍＰａ．ｓ），稳定性较好的硅溶胶。

硅溶胶的粘度、密度随着反应温度的升高和反应时

参考文献：

间的延长而增大，ｐＨ值随着反应温度的升高和反

１－殷馨，戴媛静．硅溶胶的性质、制法及应用

应时间的延长而降低；同时总结出催化剂水玻璃的

［Ｊ】，化学推进剂与高分子材料，２００５，３（６）。

用量和原料水的用量变化时，硅溶胶的质量分数、

２．姜德源，刘继红等．硅粉溶解法制备硅溶胶粘度的变化规律。

的新工艺［Ｊ］，哈尔滨师范大自然科学学报，１９９８，

２．通过正交实验设计，用【峥（３４）正交表安排

１４（１）：１６—１９。

实验。对正交设计的直观图和极差进行分析，得出３．庞金兴，张超灿等．硅单质法制备纳米ＳｉＯ：了各因素对硅溶胶质量分数的影响次序以及最佳及其分散稳定性研究［Ｊ］。华中科技大学学报（自

制备条件；各因素的影响次序由大到小为：时间、水然科学版）。２００２，３０（８）：１０４—１０６。

的用量、温度、水玻璃的用量；最佳制备条件为：时４．李永伦，王力．用金属硅粉制备硅溶胶的新

间：７ｈ．温度：８０℃，水玻璃：水：硅粉＝ｌ：２０：３（质量工艺［Ｊ］，天津化工，２００４：１８（３）：２６—２７。

比）。

５．戴安邦，江龙．硅酸及其盐的研究［Ｊ】，化学

３．探索了制备硅溶胶的新工艺，通过控制反

学报，１９５６。２３：９０—９９。

１９

硅酸钠的溶解和过滤介绍

●中国无机盐（专ＴＵ）●

干法生产出来的硅酸钠是无色透明或略显蓝色的玻璃体。ｘ一射线衍射法研究表明，这种玻璃体的物质空间晶格中，各结构单元的排列不是完全有序的。也就是说，它可在—个宽广的温度范围内

逐渐软化。没有固定的熔点。

玻璃体硅酸钠是一种具有骨架配位结构的链

全国无机硅化物２００６年会论文集

水解生成ＮａＯＨ和ｓｉ０２。同时，高模数硅酸钠固体由于Ｓｉ０２含量高，在水解后容易析出ｓｉＯ：沉淀。

ｃ胶溶聚合：硅酸钠水解解聚之后，固体颗粒表面就有游离的ｓｉ０２存在。随着溶解过程的进行，当溶液中ＯＨ’离子达到一定浓度时，溶液中游

离的ＳｉＯ：就会被ＮａＯＨ胶溶，成为Ｎａ２０ ｎＳｉ０５，

状化合物。结构中的氧原子与硅原子相互结合，形

成四面体三维结构，硅原子的配位数是４。钠以离子形态存在于结构中．它被六个氧原子包围，存在

并向溶液中扩散。随着溶液中碱性的增强，ＳｉＯ：胶溶程度增加，速度加快，同时，溶液中就会有更多的Ｎａ２０ ｎＳｉＯ：存在。溶液碱性的增强，一方面提高

了胶溶ＳｉＯ：的能力．另一方面抑制了液体硅酸钠

于硅氧四面体结构之外，与四面体没有结构上的联

系，其取向是任意的“４。。

２．２溶解特性

玻璃体硅酸钠很难溶于冷水，常压下能溶于热

的水解，防止ＳｉＯ：沉淀生成，有利于固体硅酸钠的溶解。胶溶后的Ｎａ２０ ｎＳｉ０２可以相互作用．生成

复合的或游离的胶团，以不同程度的聚合状态存在于水溶液中。

２．４影响溶解速度的因素２．４．１内部因素

水，压力增加水温升高，固体硅酸钠的溶解速度加

快。

经研究表明．玻璃态固体硅酸钠的溶解速度随着模数（ＳｉＯ：／Ｎａ２０摩尔比）的减小而增大。

在工业生产中，固体硅酸钠溶解后的固含量（Ｓｉ０２＋ＮａｚＯ％重量百分比）一般为３１－４２％１１］。固含量再增加。溶液的牯度很大，流动性极差。因此。固体硅酸钠在水中的溶解度受工作浓度的限制。

从溶解机理可以看出，溶解速度主要取决于三

个方面的因素：

离子交换过程的难易；硅烷醇基表面层的强度；碱金属离子透过表面层的扩散速度。

上述三方面因素主要受玻璃体中碱金属的含

量影响，即模数影响。在一定的温度条件下，溶解

由于固体硅酸钠上述这些特性，工业生产中采

速度与模数成反比，也就是说，低模数的溶解速度

用直接蒸汽加压工艺进行溶解。

２．３溶解机理

固体硅酸钠在水中的溶解过程不同于普通电解质的溶解，是—个复杂的物理化学过程。它的溶

快，高模数的溶解速度慢。这是因为模数较低的玻

璃体含碱量大，水解后溶液中ＮａＯＨ浓度高，同时．

№＋的离子交换所需活化能低，易于离子交换作用

的进行。这样，玻璃体上交换了的Ｈ＋是不容易被溶液中的Ｎａ＋反交换的，因此，这种条件下胶溶作用增强，溶解速度较快。

溶解速度还受加工过程工艺控制所导致结构

解过程大致可分为三个阶段：

ｎ水合溶解：固体硅酸钠与水接触后相互作

用，在表面生成一种水合物。由于Ｎａ＋以骨架配位

形式存在于四面体网络之外，与硅氧四面体没有结

构上的连接。因此克服这种配键所需的活化能较

变化影响。工艺控制及其它因素影响可能导致二氧化硅之间紧密接触，一方面增加了离子交换的活化能，另一方面使硅烷醇基表面层强度增加，不利于水合水解的进行。如果将高模数硅酸钠固体预

先水合，溶解速度明显加快。例如，速溶粉状硅酸钠

低，而ＳｉＯ：之间化学键作用较强，所以№ …… 此处隐藏：8778字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……