[發明專利]一種利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅的方法

有效

• 申請號: 201710721780.2
• 申請日: 2017-08-22
• 公開（公告）號: CN107324350B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 杜高翔
• 申請（專利權）人: 北京依依星科技有限公司
• 主分類號: C01B33/193
• 分類號: C01B33/193;B82Y30/00
• 代理公司: 北京中譽威圣知識產權代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅的方法。所述方法以二、三級硅藻土為原料，經過與氫氧化鈉溶液的堿溶反應，過濾后獲得以硅酸鈉為主要成分的水溶液，調節濾液波美度，經過活性炭吸附除雜后與酸反應獲得納米沉淀二氧化硅產品。與現有方法相比，本發明所述方法具有較低的能耗和生產成本，使低品位硅藻土得到有效利用，不產生新的污染，更加節能環保，有利于工業化生產。本發明制備的納米沉淀二氧化硅符合國家質量標準。

技術領域

本發明屬于納米材料和環境友好材料技術領域，具體涉及一種利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅的方法。

背景技術

沉淀二氧化硅俗稱白炭黑，是以極其微細的無定形二氧化硅顆粒為主要成分的化工原料，在塑料、橡膠、牙膏、醫藥、涂料等眾多領域有著廣泛的應用。無定形二氧化硅有兩種制備方法，一是氣相法，就是將硅原料(SiCl₄)氣化后與氧和氫高溫反應得到，具有純度高、分散性好、應用性能好等特點，在醫用材料、牙膏、化妝品等領域廣泛使用。其不足之處在于生產成本高。二是化學沉淀法，就是使用硅酸鈉溶液、硅酸鉀溶液與酸在一定的工藝條件下反應制得。化學沉淀法制得的白炭黑在涂料、橡膠、塑料、電線電纜等領域應用十分廣泛。

隨著我國人民生活水平的逐漸提高和工業發展的需要，對白炭黑的質量和應用性能提出了越來越高的要求。如近年來美國對我國的輪胎實行限制使用的政策，其主要原因是橡膠輪胎使用的主要是炭黑，雖然強度能夠滿足應用性能要求，節能降噪方面卻不如高檔白炭黑。目前，我國在高性能白炭黑制備方面還處于落后狀態，不能滿足國內需求。

硅藻土是以二氧化硅為主要成分的、由硅藻死亡后殘骸形成的礦物。隨著雜質含量的不同，硅藻土的應用性能相差很大。一般的硅藻土助濾劑、催化劑載體、吸附劑等都使用一級土，大量的二、三級硅藻土被堆放在礦區周圍，占用土地并形成了粉塵污染。對二、三級硅藻土的高附加值利用具有十分重要的意義。

傳統的沉淀二氧化硅制備是以硅石為資源，將硅石破碎后與碳酸鈉或者硫酸鈉混合后高溫煅燒，然后水淬形成泡花堿，再溶解于水后與酸反應獲得。制備泡花堿過程的生產成本高、能耗高，且會產生大量的鈉蒸氣等污染。國內不少地區已經在限制泡花堿的生產。而硅藻土與氫氧化鈉可以在水溶液中反應獲得硅酸鈉溶液，不存在污染的問題。利用二、三級硅藻土獲得高性能沉淀二氧化硅，既可以減少低品位硅藻土排放帶來的污染和占用土地的問題，也可以減少硅石制備泡花堿過程中的高能耗與環境污染問題。因此，利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅具有重要的實用意義。

發明內容

為了解決現有的沉淀法制備二氧化硅過程中存在成本高、能耗高等問題，以及解決低品位硅藻土占用土地和對環境的污染問題，本發明提供一種利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅的方法。所述方法以二、三級硅藻土為原料，經過與氫氧化鈉溶液的堿溶反應，過濾后獲得以硅酸鈉為主要成分的水溶液，調節濾液波美度，經過活性炭吸附除雜后與酸反應獲得納米沉淀二氧化硅產品。與現有方法相比，所述方法具有較低的能耗和生產成本，使低品位硅藻土得到有效利用，不產生新的污染，更加節能環保，有利于工業化生產。

為實現上述目標，本發明采用以下技術方案：

一種利用低品位硅藻土制備納米沉淀二氧化硅的方法，所述方法以二、三級硅藻土為原料，經過與氫氧化鈉溶液的堿溶反應，過濾后獲得以硅酸鈉為主要成分的水溶液，調節濾液波美度，經過活性炭吸附除雜后與酸反應獲得納米沉淀二氧化硅產品。

所述方法對原材料選用具有以下要求：

1)硅藻土，選用二、三級硅藻土，細度80～1250目，二氧化硅含量60％～86％；

2)氫氧化鈉，工業級，氫氧化鈉含量大于95％；

3)硫酸，工業級；

4)活性炭，工業級；

5)聚丙烯酸鈉，工業級；