[發明專利]一種制備硅鉬雜多酸溶液的方法

有效

• 申請號: 201710231340.9
• 申請日: 2017-04-10
• 公開（公告）號: CN107055541B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 關文娟;張貴清;姚琨;曹佐英;肖連生;曾理;李青剛
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C01B33/00
• 分類號: C01B33/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 魏娟

本發明公開了一種制備硅鉬雜多酸溶液的方法，包括以下幾個步驟：鉬酸鹽溶液(或鉬和硅的混合溶液)進行第一段雙極膜電滲析，使溶液pH值降低至5.5～7.5；一段電滲析溶液配硅后進行加熱轉化(或將鉬和硅的混合溶液一段電滲析后溶液直接加熱轉化)；溶液冷卻進行第二段雙極膜電滲析，控制終點pH值為1.0～3.0，得到硅鉬雜多酸鹽溶液；經離子交換轉型除雜后得到硅鉬雜多酸溶液。本發明不消耗無機酸，不引入雜質陰離子，不僅實現了鉬酸鹽溶液的酸化，還實現了大部分鹽離子的脫除，大大減少了后續離子交換除鹽陽離子的負擔。本發明獲得的硅鉬雜多酸溶液可用于制備高品質的硅鉬雜多酸產品，是一種清潔高效的硅鉬雜多酸溶液制備工藝。

技術領域

本發明屬于雜多酸制備技術領域，具體是一種制備硅鉬雜多酸溶液的方法。

背景技術

雜多酸化合物由于具有結構的確定性、酸性和氧化還原性，是一類新型的優良酸催化劑和氧化還原催化劑，也是一種多功能的新型催化劑。它做催化劑具有再生速度快、催化效果好等特點，且對環境無污染。硅鉬雜多酸具有相對分子質量高、水合度高、在水中以及某些有機溶劑中溶解度高、強氧化性能、強酸性等特點，在功能材料制備、催化、相轉移等多個領域均得到了廣泛應用。

硅鉬雜多酸的制備工藝雖然很多，但從根本上來說，都是基于“酸化”和“分離”兩個基本步驟。在溫度較高的條件下，將鉬酸鹽溶液和含有Si的可溶性溶液混合后進行酸化，便形成硅鉬雜多酸鹽。按照酸化的方式分類，主要有經典酸化法，回流酸化法和電解酸化法等。與經典酸化法和回流酸化法相比，電解酸化法無需往溶液中加入額外的酸，可為酸化提供緩慢均勻的有利條件，減少達到平衡的時間，提高生產效率，且不會生成廢棄物。但傳統電解酸化工藝中硅鉬雜多酸溶液直接與電極接觸，由于雜多酸腐蝕性較強，對電極材料要求高，投資成本大，能耗高，目前在工業中并未得到廣泛應用。采用現有工藝制備硅鉬雜多酸，在酸化過程中仍然無法避免無機酸的使用，因此仍然存在污染大、安全性低、嚴重腐蝕設備等問題。無機酸調酸引入了大量的雜質陰離子，增加了試劑消耗，對硅鉬雜多酸產品的品質帶來不利影響。

從水溶液中分離雜多酸的方法則有乙醚萃取法和離子交換法等。目前，國內試劑生產廠家和實驗室合成所采用的制備工藝仍為傳統的酸化-乙醚萃取法。方法首先將鉬酸鈉溶液與硅酸鈉溶液混合，加入無機酸對溶液進行酸化并加熱轉化。然后，向混合溶液中加入乙醚。乙醚與硅鉬酸酸形成乙醚-硅鉬酸的油狀絡合物，與水分離后使乙醚揮發即可得到硅鉬雜多酸。但是，乙醚沸點很低，只有34.5℃，極易揮發，有毒易燃，在操作時必須格外小心，工藝的生產安全性較差，且乙醚無法回收循環使用。硅鉬雜多酸鹽溶液直接采用離子交換法轉型為硅鉬雜多酸時，由于鹽溶液中陽離子如Na+離子含量較高，需要對交換前溶液進行稀釋，得到的硅鉬雜多酸溶液濃度較低，存在離子交換工藝負擔重，生產能力有限，除雜效果差等問題。

發明內容

為解決現有制備方法需要投加大量無機酸而帶來的系列問題，本發明提供了一種新的制備硅鉬雜多酸溶液的方法，采用雙極膜電滲析和離子交換法相結合制備硅鉬雜多酸溶液，旨在實現制備過程中無外加酸的調酸模式，且在雙極膜電滲析過程中除去大部分陽離子，減少離子交換轉型除雜的負擔，進而克服傳統工藝的不足，獲得用于制備高品質硅鉬雜多酸產品的硅鉬雜多酸溶液。

一種制備鉬雜多酸溶液的方法，鉬酸鹽溶液依次進行第一段雙極膜電滲析、加熱轉化和第二段雙極膜電滲析；其中，在鉬酸鹽溶液中配入含硅溶液，和/或第一段雙極膜電滲析后的溶液中配入含硅溶液，和/或加熱轉化過程中的溶液中配入含硅溶液；

控制第一段雙極膜電滲析的溶液的pH為5.5～7.5；

控制第二段雙極膜電滲析的溶液的pH為0.1～3.0；

將第二段雙極膜電滲析后的溶液經離子交換轉型除雜后得到硅鉬雜多酸溶液。