含氟水溶液的处理方法_3

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共振效果也能够促进振子92的损耗。通过W使振子92 不与第一管型反应器9内的液体接触的方式进行配置,能够抑制振子92的损耗,能够减少 振子92的更换成本。
[0104] 由振子92照射的超声波的频率优选设定为20曲Z~IMHz。频率为20曲ZW上时, 能够更有效地进行由超声波的照射进行的混合。频率为IMHzW下时,超声波的衰减小,能 够使超声波的到达距离充分长。
[01化]使用运样的管型反应器9和超声波发生装置91的混合方法也具有能够W单程实 施含氣水溶液和二硅氧烷化合物的混合和反应的优点。 阳106] 另外,由超声波的照射进行的混合不限定于图6所示的实施方式。在图6所示的 实施方式中,反应工序可连续式实施,由超声波的照射进行的混合液也能够通过间歇 式实施。
[0107] (由对流接触法进行的混合方法)
[0108] 在本发明的另一个实施方式中,反应工序中的铅直方向的混合也能够通过对流接 触法进行。由对流接触法进行的混合能够在第一对流式反应塔中进行,含氣水溶液被供给 第一对流式反应塔的上部,二硅氧烷化合物被供给第一对流式反应塔的下部,在第一对流 式反应塔的顶部能够得到含有二硅氧烷化合物和单氣硅烷化合物的有机相,在第一对流式 反应塔的底部能够得到氣浓度比含氣水溶液低的精制水溶液。在图7中表示由对流接触法 进行的混合的一例。在图7所示的例子中,由对流接触法进行的混合在填充有填充物的第 一对流式反应塔10中进行。在本实施方式中能够使用的填充物没有特别限定,能够适当使 用拉西环、去雾剂(demister)等的填充物。含氣水溶液8通过导管6和累61被供给第一 对流式反应塔10的上部。另一方面,二硅氧烷化合物7通过导管6和累61被供给第一对 流式反应塔10的下部。含氣水溶液8和二硅氧烷化合物7的供给量和滞留时间能够根据 使用的装置等适当地设定。二硅氧烷化合物的比重比水小,因此被供给反应塔10的上部的 含氣水溶液由于重力的作用在反应塔10中向下方向移动,另一方面,被供给反应塔10的下 部的二硅氧烷化合物在反应塔10中向上方向移动。通过运样的二硅氧烷化合物和含氣水 溶液两者的铅直方向的移动,含氣水溶液中的氣离子与二硅氧烷化合物的接触机会增加, 能够有效地进行反应。运样进行二硅氧烷化合物与含氣水溶液的对流接触的结果,在反应 塔的顶部能够得到含有二硅氧烷化合物和单氣硅烷化合物的有机相,另一方面,在反应塔 的底部能够得到氣浓度比含氣水溶液低的精制水溶液。
[0109] 通过对流接触法进行反应工序中的铅直方向的混合时,也能够代替填充有上述的 填充物的第一对流式反应塔10,使用在内部具有上下振动的揽拌机的第一对流式反应塔。 在该实施方式中,含氣水溶液被供给反应塔的上部,二硅氧烷化合物被供给反应塔的下部。 揽拌机例如可W是安装在反应塔内的多个多孔板,通过该多孔板上下振动,向反应塔内的 液体赋予上下振动,其结果,能够达到液体的铅直方向的混合。作为在内部具有上下振动的 揽拌机的第一对流式反应塔,例如能够使用往复动式提取塔、连续液液提取装置等。
[0110] 本发明的反应工序具有不需要对所要处理的液体的抑进行调节的追加操作的优 点。尤其是,上述的式(I)所示的反应通过质子被活化,因此在酸性条件下能够促进反应的 进行。因此,含氣水溶液优选为酸性水溶液。 阳111] 能够通过本发明的处理方法处理的含氣水溶液如上所述,没有特别限定,在含有 氣的各种水溶液的处理中都适用本发明的方法。含氣水溶液例如可W是含氣盐酸、含氣硫 酸和它们的混合物。本发明的方法能够发挥即使在如含氣盐酸那样大量存在氯离子的水溶 液中,也能够发挥选择性使氣离子与二硅氧烷化合物反应,选择性地去除氣离子运样的预 想不到的效果。另外,本发明的方法在对含氣盐酸等的酸性的含氣水溶液进行处理的情况 下,能够在反应工序的前后不使酸浓度变化地进行水溶液的处理。例如,通过本发明的方法 对含氣盐酸进行处理的情况下,在反应工序的前后,盐酸中的酸浓度(氯化氨浓度)实质上 不变化。
[0112] 在含氣水溶液为酸性水溶液的情况下,本发明的反应工序,在酸浓度为任意值时 都能够实施,具有不需要用于调节酸浓度的追加操作的优点。尤其是,含氣水溶液的酸浓度 为0. 1重量%W上时,能够更加促进式(I)所示的反应,故而优选。含氣水溶液的酸浓度更 优选为10~40重量%。运可w认为是在式(I)所示的反应中,发挥催化剂的效果。因 此,期待Η+的存在量越多,即酸浓度越高,其效果越增加。酸浓度为10重量%W上时,能够 更加促进式(I)所示的反应。酸浓度超过40重量%时,Η+的催化剂的效果不依存于酸浓 度,大致成为一定。因此,酸浓度为40重量%W下时,能够达到充分的催化剂的效果,能够 减少酸浓度的制备中所需要的酸的量。
[0113] 本发明中的反应工序能够在常溫中实施,具有不需要进行需要成本的溫度调节的 优点。尤其是,通过W50°CW上的溫度进行反应工序,能够更加促进上述的式(I)所示的反 应,故而优选。另外,通过在加压条件下实施反应工序,也能够进一步进行式(I)的反应。
[0114] 在本发明的方法中,二硅氧烷化合物是用于与含氣水溶液中的氣离子反应生成单 氣硅烷化合物的反应物质,并且也是用于从水相提取生成的单氣硅烷化合物的溶剂。作为 反应物质的二硅氧烷化合物,由上述的式(I)可知,只要使用相对于含氣水溶液中的氣离 子至少为0. 5摩尔当量即可。考虑作为溶剂所需要的二硅氧烷化合物的量时,相对于含氣 水溶液中的氣离子,反应工序中使用的二硅氧烷化合物的摩尔比优选为0. 5~20。摩尔比 为0. 5W上时,相对于含氣水溶液中所存在的氣离子,存在化学理论量W上的二硅氧烷化 合物,由此能够进行式(I)的反应。摩尔比为20W下时,能够使反应工序中的含氣水溶液 的处理量成为实用上充分的量,能够达到高的处理效率。
[0115] [第一分离工序]
[0116] 本发明的方法根据情况包括第一分离工序。第一分离工序是将在反应工序得到的 第一反应液分离成有机相和水相的工序。在反应工序中生成的单氣硅烷化合物和未反应的 二硅氧烷化合物不溶于水,因此有机相含有二硅氧烷化合物和单氣硅烷化合物,水相实质 上不含二硅氧烷化合物和单氣硅烷化合物。在第一分离工序中,能够作为氣浓度比含氣水 溶液低的精制水溶液得到水相。另外,通过对流接触法进行反应工序中的混合时,不需要第 一分离工序。
[0117] 在一个实施方式中,第一分离工序在图2所示的第一分离槽400中进行。另外,第 一分离工序能够如图2所示W连续式实施,也能够W间歇式实施。在W间歇式进行反应工 序和第一分离工序时,能够将第一反应槽300作为第一分离槽400使用。目P,在第一反应槽 300中进行反应工序,接着,停止混合,将第一反应槽300内的液体静置使之相分离,由此能 够进行第一分离工序。
[0118] 在反应工序中得到的第一反应液被导入第一分离槽400中时,快速地进行相分 离。因此,本发明的第一分离工序不需要进行能够使成本增加的追加操作。上侧的有机相 4含有二硅氧烷化合物和单氣硅烷化合物。下侧的水相5实质上不含二硅氧烷化合物和单 氣硅烷化合物。另外,在本说明书中,所谓"实质上不含"某一化合物,是指该化合物的含量 为 300ppmW下。
[0119] 相分离之后,作为氣浓度比含氣水溶液低的精制水溶液得到水相5。根据本发明 的方法,精制水溶液中的氣浓度能够降低为lOOOppmW下、优选为50化pmW下、更优选为 lOOppmW下。如上所述,本发明的方法的反应工序在大量存在氯离子的水溶液中,也能够选 择性地使氣离子与二硅氧烷化合物反应,选择性地除去氣离子。因此,在反应工序的前后, 不使酸浓度发生变化,在第一分离工序中能够得到精制盐酸等的精制水溶液。例如,通过本 发明的方法对含氣盐酸进行处理时,在第一分离工序中,能够得到与反应工序前的含氣盐 酸的酸浓度(氯化氨浓度)实质上相同的酸浓度的精制盐酸。 阳120][再生工序] 阳121] 本发明的方法根据情况还包括再生工序和第二分离工序。再生工序是通过使由含 氣水溶液中的氣离子和二硅氧烷化合物的反应生成的单氣硅烷化合物与碱反应,再生为二 硅氧烷化合物的工序。
[0122] 在再生工序中,通过混合在第一分离工序(通过对流接触法进行反应工序时,为 反应工序)中得到的有机相和碱性水溶液,使有机相所含有的单氣硅烷化合物与碱性水溶 液所含有的碱反应,得到含有二硅氧烷化合物和氣化物盐的第二反应液。再生工序中的反 应W下述的式(II)和(III- 1)~(III- 3)表示。 阳12引 RaRbRcSiF+RdReRfSiF+20H - R aRbRcSiOH 阳124] +RdReRfSiOH巧F (II) 阳125] 2RaRbRcSi0H-(RaRbRcSi)2〇+H2〇 (ΙΠ-1) 阳126] 2RdReRfSi0H-(RdReRfSi)2〇+H2〇 (III-2)
[0127] RaRbRcSiOH+RdReRfSiOH - RaRbRcSiOSiRdReRf+HzO阳12引(II1-3)
[0129] 作为二硅氧烷化合物使用HMDS时,由反应工序中的式(I)的反应产生的单氣硅烷 化合物为TMFS。该情况下,在再生工序中,TMK经由Ξ甲基硅烷醇再生为HMDS。
[0130] 单氣硅烷化合物在碱性条件下是比较不稳定的,因此式(II)和(III- 1)~ (III- 3)的反应与反应工序中的式(I)的反应相比,能够容易地进行。因此,再生工序中 的混合可W不是铅直方向的混合,能够适当采用利用静态混合器等混合器进行的混合等任 意混合方式。尤其是,在再生工序中,将在第一分离工序中得到的有机相和碱性水溶液在铅 直方向混合,由此能够更加促进式(II)和(III- 1)~(III- 3)的反应,因此优选进行 铅直方向的混合。再生工序中的有机相和碱性水溶液的铅直方向的混合优选利用与上述的 反应工序中的铅直方向的混合相同的方法进行。 阳131] 例如,在一个实施方式中,再生工序可W在图2所示的第二反应槽500中进行。在 图2所示的实施方式中,第二反应槽500具有导管6和累61。再生工序中的铅直方向的混 合优选通过在第二反应槽500内的液体中从具有第二喷嘴111的第二排出部件101向铅直 方向排出从第二反应槽500取出的液体来进行。由此,能够促进式(II)和(III- 1)~ (III- 3)所示的反应的进行。
[0132] 再生工序中的铅直方向的混合优选通过在第二反应槽500内的液体中的上方部 分中从具有第二喷嘴111的第二排出部件101向铅直下方向排出从第二反应槽500的下方 部分取出的液体来进行。运样通过进行混合,能够更加促进第二反应槽500内的液体的铅 直方向的混合。
[0133] 作为另一个方法,再生工序中的铅直方向的混合也可W通过在第二反应槽500内 的液体中的下方部分中从具有第二喷嘴111的第二排出部件101向铅直上方向排出从第二 反应槽500的上方部分取出的液体来进行。通过运样的构成,能够有效地进行第二反应槽 500内的液体的铅直方向的混合。
[0134] 更优选在假设第二反应槽内的液体所含有的有机成分的全部体积位于第二反应 槽500内的液体所含有的水性成分的全部体积之上时,第二排出部件101配置为第二喷嘴 Ill的前端位于有机成分中。可W认为,在再生工序中的一个时刻,假设停止铅直方向的混 合的情况下,第二反应槽500内的液体相分离成上侧的有机相和下侧的水相。运样的假想 的相分离与图4所示的反应工序中的假想模型相同,能够利用第二反应槽500内的液体所 含有的有机成分的全部体积(对应于图4中的41)位于第二反应槽500内的液体所含有的 水性成分的全部体积(对应于图4中的51)之上运样的模型表示。假设运样的假想模型时, 如上所述,通过配置第二排出部件101,从第二喷嘴111的前端向铅直下方向排出的排出流 能够将在其周围能够大量存在的有机成分中的单氣硅烷化合物作为来自侧方的吸入流而 吸入。其结果,可W产生包含能够大量含有单氣硅烷化合物的吸入流的铅直方向的喷射流, 由此能够促进单氣硅烷化合物的铅直方向的移动。运样,能够达到铅直方向的有效混合。
[0135] 另外,在假设上述的模型时,再生工序中的铅直方向的混合优选通过从第二排出 部件101向铅直下方向排出从水性成分的下方部分取出的液体来进行。通过利用运样的构 成进行混合,能够促进水性成分的铅直方向的移动,能够更有效地进行第二反应槽500内 的液体的铅直方向的混合。
[0136]另外,第二排出部件101还可W具有安装在第二喷嘴111的前端的第二扩散器 211。第二扩散器211在第二喷嘴111的前端的侧方具有1个W上的开口部。通过使用第 二扩散器211,能够更有效地进行第二反应槽500内的液体的铅直方向的混合。 阳137] 作为第二喷嘴111和第二扩散器211,能够使用与上述的第一喷嘴1和第1扩散器2同样的扩散器。
[0138] 与反应工序中的铅直方向的混合同样,第二喷嘴111的前端的排出流的线速度越 大,越能够促进再生工序中的铅直方向的混合。第二喷嘴111的前端的排出流的线速度优 选为500~2000m/min。排出流的线速度为500m/minW上时,能够更有效地进行铅直方向 的混合。排出流的线速度为2000m/minW下时,能够W不需要对喷嘴实施特别的耐压操作 的排出压进行混合,能够抑制设备成本。
[0139] 在另一个实施方式中,再生工序中的铅直方向的混合可W通过向第一分离工序 (通过对流接触法进行反应工序时,为反应工序)中得到的有机相和碱性水溶液照射超声 波来进行。再生工序中的由超声波的照射进行的混合能够利用与上述的反应工序中的由超 声波的照射进行的混合同样的方法进行。例如,再生工序可W在具有与图6所示的第一管 型反应器9同样的结构的第二管型反应器中实施。在第二管型反应器中,通过沿着第二管 型反应器内的液体流动的方向配置在第二管型反应器的下方的振子,照射超声波。
[0140] 在本发明的另一个实施方式中,再生工序中的铅直方向的混合也能够通过对流接 触法进行。由对流接触法进行的混合可W在第二对流式反应塔中进行,在第一对流式反应 塔或第一分离槽中得到的有机相被供给第二对流式反应塔的下部,碱性水溶液被供给第二 对流式反应塔的上部,在第二对流式反应塔的顶部得到含有二硅氧烷化合物且实质上不含 氣化物盐的有机相,在第二对流式反应塔的底部得到含有氣化物盐且实质上不含二硅氧烷 化合物的水相。再生工序中的由对流接触法进行的混合,可W在具有与上述的反应工序中 的对流接触法中能够使用的、填充有填充物的第一对流式反应塔同样的结构的第二对流式 反应塔中实施。在第二对流式反应塔中,在反应工序或第一分离工序中得到的有机相通过 导管和累,被供给第二对流式反应塔的下部。另一方面,碱性水溶液通过导管和累,被供给 第二对流式反应塔的上部。有机相的比重比水小,因此被供给反应塔的上部的碱性水溶液 由于重力的作用在反应塔中向下方向移动,另一方面,被供给反应塔的下部的有机相在反 应塔中向上方向移动。通过运样的有机相和碱性水
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