专利名称：一种粗孔块状硅胶的制备方法
技术领域：
本发明属于硅胶的制备技术领域，具体涉及一种粗孔块状硅胶的制备方法。
背景技术：
硅胶分为有机硅胶和无机硅胶，有机硅胶属于特种合成橡胶，无机硅胶的 主要成份是二氧化硅，是一种结构象海绵体的多孔吸附物质，能吸附水气，不 溶于水和其他溶剂，无毒无味，化学性质稳定，常作为干燥剂和吸附剂使用， 硅胶的型号多种多样，不同型号的硅胶因其生产流程和制备方法的不同而形成 不同的骨架结构。根据孔径的大小不同，硅胶可分为大孔、粗孔、细孔等，粗 孔硅胶在高湿度环境有高吸附能力，细孔硅胶在低湿度环境有高吸附能力，吸 附了水分的硅胶在经过暴晒和风干后，可还原其吸附能力。
硅胶是以硅酸盐为主要原料，采用适当的摩尔比加入无机酸后而生成的一
种多孔物质。中国专利CN1158310利用珪酸盐和无才几酸生产出孔径和孔容有限 的硅胶，中国专利CN0215935518直接将小孔硅胶加入到碱溶液中制备出大孔硅 胶，中国专利CN200510117271.6利用纯化后的硅酸盐和无机酸作用制备出高纯 度硅胶；这些发明中所涉及制作的硅胶存在着较大的个体特性差异、孔结构性 能指标适应性不强和原来成本偏高等缺点，不易得到质量恒定的稳定产品，因 此，发展具有先进制备技术制造高性能硅胶，已成为亟待解决的技术难题。
发明内容
针对上述现有技术方法中存在的缺点，本发明提出了一种粗孔块状硅胶的制备方法。该方法克服了所制备的珪胶存在着个体特性差异、孔结构性能指标 适应性不强、硅胶质量不稳定等缺点，所得到的硅胶质量稳定，且成#低，
耗时间较短，其纯度大于99%,孔结构性能指标适应性强。
本发明所使用原料标准要求低、采取高浓度、高温度快速连续制胶工艺和 独特的化学除铁技术，釆用自行创造设计与工艺配套的连续制胶机和水洗脱盐 装置，从而确保了硅胶的质量稳定，可广泛用于催化剂及催化剂栽体、消光剂、 塑料开口剂等石化和精细化学品行业。
本发明采用一定浓度的硫酸和硅酸钠为原料，经强化反应，生成硅溶胶， 再经老化缩合、水洗脱盐、氨处理，干燥脱水而制得。生产过程的基本原理为 硫酸和硅酸钠反应，生成硅酸和硫酸钠。由于硅酸是一种很不稳定的弱酸，分 子间可进行缩合作用，而形成多聚硅酸，硅胶就是缩聚的最终产物。其反应方 程式(示意式)是
NaSi03 +H2S04—NaSi04+H2Si03 H2Si03—Si02 nH20+H20
在生产过程中，硅胶的工艺流程的实施步骤为 第一步，原料配置
本步骤是M酸钠和泉琉酸分别配制成合适的溶液，待用。 1)在原料配置流程中，首先是将硅酸钠溶液纯化，过滤出杂质，将硅酸 钠加水调节到密度为l. 01-1. 50g/cm3，其温度M在20-清理板框压滤机， 将调配完成的硅酸钠溶液用泵打入板框压滤机内进行过滤，而后流入过滤碱池。当过滤速度很慢时，停机，清洗滤布。过滤结束，将硅酸钠溶液打入储碱罐。
2) 在溫度小于25'C的条件下，用泵将过滤后的硅酸钠、溶液从储>^罐打入配 碱罐中，开启空气搅拌，加水调节浓度，使Si02含量为20~23%,密度为 1.28-1.34g/cm3，充分搅拌均勻，静置时间大于36小时后，取样分析，若溶液 清澈透明无杂质，经检验合格后静置待用。
3) 在温度小于25t:的条件下，先将配酸罐中加入清水，打开空气搅拌，再 緩緩加入浓硫酸，调节浓度，使之达到32.5—33.5%,充分搅拌均匀，取样分析， 若清澈透明无杂质，经检验合格后冷却待用。
第二步，制胶
将反应室的压力调整到0. 30-0. 40Mpa，温度调整到20—53卩，把调配好的 原料分別配置到反应室内，检测溶胶的PH值，使之在1.5 - 2. 5范围内，充分 反应溶合32小时后，检测游离酸，使其浓度在0.4%—0.9%范围内，调整压力到 常压。得到的硅胶经过割胶机切割后，形成3.5厘米的胶块。
第三步，水洗
经过3-6级串联水洗过程，每级水洗阶段，水面高出胶面30厘米，第一级 进热水，水温5or;，水面高出胶面30厘米，若某一级水面达不到要求，本级水 阀自动打开，使之满足要求后水阀关闭，第6级排污水，检测第6M胶的酸 含量，胶中含酸量ra〉5.8时，将水全部串入下一水洗池中，经过氨泡工序4个 小时，最终形成PH值大于6. 7的胶块。
最后，经过烘干和筛选后，就可得到本发明所涉及的粗孔胶块。
本发明与传统方法相比，其具有以下四个方面的优点
(1) 反应条件温和，操作简便；
(2) 本制备方法在低成本原料要求的条件下，可得到纯度大于99%的粗孔块状珪胶；
(3) 利用本制备方法生产的硅胶，其孔结构性能指标适应性强；
(4) 采用自行创造设计与工艺配套的连续制胶机和水a盐装置，从而确 保了硅胶的质量稳定。
具体实施例方式
以下结合实施例进一步说明，并非限制本发明所涉及的范围。 实施例1: 第一步，配料
取密度为1.20g/cn^的硅酸钠溶液3000ml,在35t:温度^Ht 下，将该硅酸钠溶液打入压滤机内进行过滤，保持30分钟，而后 打入带有清洗滤布的过滤容器中。
从过滤容器中取出硅酸钠溶液，导入到配备容器中，在2ox:
温度条件下，加水调节浓度，边搅拌边测浓度，使Si02含量为 19.5%,密度为1.28g/cm3,充分搅拌均匀，静置38小时。
在20t:温度条件下，将配酸容器中加入清水，緩緩加入自 酸，调节浓度，4吏之达到32.5%，充分搅拌均匀待用。 第二步，制胶
把小型反应室的压力调整到0.30 Mpa，取800ml浓度为32. 5%的硫酸溶液 緩緩注入小型反应室，緩緩加入已经配置的Si02含量为19.5%的硅酸钠溶液， 边混合边测PH值数据，使4L^1.5 - 2.5范围内，静置溶合转化为硅^，老 化32小时，测胶中的游离酸浓度，使其浓度在0.4%—0.7%范围内，调整压力到常压，调升PH值，进行3级串联水洗过程，首级水温50'C,胶中含酸量Pl05.8 时，氨泡工序4个小时，最终形成PH值大于6.7的胶块，Si02纯度99.29L 实施例2:
第一步，配料
取密度为1.1g/cmS的硅酸钠溶液3000ml，在301C温度条件下， 将该硅酸钠溶液打入压滤机内进行过滤，保持50分钟，而后打入 带有清洗滤布的过滤容器中。
从过滤容器中取出硅酸钠溶液，导入到配备容器中，在22€ 温度条件下，加水调节浓度，边撹拌边测浓度，使Si02含量为 20.12%，充分搅拌均匀，静置36小时。 第二步，制胶
把小型反应室的压力调整到0.35 Mpa，取800ml浓度为32. 8%的硫酸溶液 緩緩注入小型反应室，緩緩加入已经配置的Si02含量为20.12%的硅酸钠溶液， 边混合边测PH值数据，使之在1.8 - 2.0范围内，静置溶合转化为硅酸后，老 化32小时，测胶中的游离酸浓度，使其浓度在0.5-0.7%范围内，调整压力到 常压，调升PH值，进行3级串联水洗过程，首级水温55。C,胶中含酸量PH〉5.9 时，氨泡工序4个小时，最终形成PH值大于6.8的胶块，SiOz纯度99.12%. 实施例3:
第一步，配料
取密度为1. 35g/ cn^的硅酸钠溶液3000ml，在38。C温度^ff下，将该硅酸钠溶液打入压滤机内进行过滤，保持40分钟，而后 打入带有清洗滤布的过滤容器中。
从过滤容器中取出硅酸钠溶液，导入到配备容器中，在22匸 温度条件下，加水调节浓度，边搅拌边测浓度，使Si02含量为 21.5%，充分搅拌均匀，静置36小时。 第二步，制胶
把小型反应室的压力调整到0. 35 Mpa，取1000ml浓度为33. 0%的硫酸溶液 緩緩注入小型反应室，緩緩加入已经配置的SK)2含量为21.5%的硅酸钠溶液， 边混合边测PH值数据，4吏之在1.9 - 2.5范围内，静置溶合转化为硅酸后，老 化32小时，测胶中的游离酸浓度，使其浓度在0.6-0.8%范围内，调整压力到 常压，调升PH值，进行4级串联水洗过程，首级水温54"C，胶中含酸量PH〉6.0 时，氨泡工序4个小时，最终形成PH值大于6.8的胶块，Si02纯度99.339L 实施例4:
第一步，配料
取密度为1.40g/ci^的硅酸钠溶液3000ml，在39匸温度^# 下，将该硅酸钠溶液打入压滤机内进行过滤，保持50 *，而后 打入带有清洗滤布的过滤容器中。
从过滤容器中取出硅酸钠溶液，导入到配备容器中，在24X: 温度条件下，加水调节浓度，边搅拌边测浓度，使SiO2含量为22%, 充分搅拌均匀，静置38小时。第二步，制胶
把小型反应室的压力调整到0. 38 Mpa，取1000ml浓度为33. 5%的硫酸溶液 緩緩注入小型反应室，緩緩加入已经配置的SiQz含量为22%的硅酸钠溶液，边 混合边测PH值数据，使"1.5 - 1.9范围内，静置溶合转化为硅酸后，老 化32小时，测胶中的游离酸浓度，使其浓度在0.4-0.7%范围内，调整压力到 常压，调升PH值，进行3级串联水洗过程，首级水温36。C，胶中含酸量PH〉5.6 时，氨泡工序4个小时，最终形成PH值大于6.5的胶块，Si02纯度99.1596。 实施例5:
第一步，配料
取密度为1. 50g/ cms的硅酸钠溶液3000ml，在25t)温度^Hf 下，将该硅酸钠溶液打入压滤机内进行过滤，保持50分钟，而后 打入带有清洗滤布的过滤容器中。
从过滤容器中取出硅酸钠溶液，导入到配备容器中，在24TC 温度条件下，加水调节浓度，边搅拌边测浓度，使SiO2含量为 22.32%,充分搅拌均匀，静置38小时。 第二步，制胶
把小型反应室的压力调整到0. 38 Mpa，取1000ml浓度为33. 5%的硫酸溶液 緩緩注入小型反应室，緩緩加入已经配置的Si02含量为22.32%的硅酸钠溶液， 边混合边测PH值数据，使Ul.5 - 1.7范围内，静置溶合转化为硅^， 老化32小时，测胶中的游离酸浓度，使其浓度在0.5-0.8%范围内，调整压力到常压，调升PH值，进行3级串联水洗过程，首级水温40r，胶中舍酸量PH>5. 8
时，氨泡工序4个小时，最终形成PH值大于6.8的胶块，SiO;j纯度99.23%。
权利要求
1、一种粗孔块状硅胶的制备方法，其采用硫酸和硅酸钠为原料，经过杂质去除后，在反应室内经强化反应，生成硅胶，再经老化缩合、水洗脱盐、氨处理，干燥脱水等步骤而制得粗孔块状硅胶，其特征是所述粗孔块状硅胶的制备方法在低成本原料的条件下，制备出纯度大于99％、孔结构性能指标适应性强的粗孔块状硅胶。
2、 根据权利要求1所述的粗孔块状硅胶的制备方法，其特征是所述硫酸 的浓度为32. 5—33. 5%时静置待用。
3、 根据权利要求1所述的粗孔块状硅胶的制备方法，其特征是所述硅酸 钠在密度为1. 01-1. 50g/cm3、温度在20-40C时过滤杂质。
4、 根据权利要求3所述的粗孔块状逸欧的制备方法，其特征是所述硅酸 钠溶液在Si02的含量达到20~23%、密度达到1. 28-1. 34g/cm3时静置待用。
5、 根据权利要求1所述的粗孔块状硅胶的制备方法，其特征是所述M 室的压力为0. 30-0.40Mpa,温度为20—53°C。
6、 根据权利要求1所述的粗孔块状硅胶的制备方法，其特征是所述水洗 脱盐步骤后的硅胶PH值大于5.8。
7、 根据权利要求1所述的粗孔块状^的制备方法，其特征是所述氨处 理步骤的时间为4小时。
8、 根据权利要求7所述的粗孔块状硅胶的制备方法，其特征是所述氨处 理步骤后的硅胶PH值大于6. 7。
全文摘要
本发明涉及一种粗孔块状硅胶的制备方法，该方法克服了目前制备粗孔硅胶过程中成本偏高、质量不稳定的缺点，利用自行创造设计与工艺配套的连续制胶技术和设备，采用一定浓度的硫酸和硅酸钠为原料，经强化反应，生成硅溶胶，再经老化缩合、水洗脱盐、氨处理，干燥脱水而制得纯度大于99％、孔结构性能指标适应性强的粗孔块状硅胶；该方法首先是将硅酸钠溶液纯化，过滤出杂质，将硅酸钠加水调节到密度为1.01-1.50g/cm<sup>3</sup>，其温度条件在20-40℃，然后将加水调节浓度，使SiO<sub>2</sub>的浓度为20～23％，密度为1.28-1.34g/cm<sup>3</sup>，充分搅拌均匀；最后和浓度为32.5-33.5％的酸溶液在压力为0.30-0.40MPa、温度为到20-53℃的条件下制胶，经过烘干和筛选后，可得到本发明所涉及的粗孔胶块。
文档编号C01B33/16GK101591021SQ20091001662
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月29日 优先权日2009年6月29日
发明者乔伟光 申请人:青岛中能集团有限公司