本发明涉及一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法。
背景技术：
：铝酸钠在造纸、水处理絮凝剂、催化剂制备、水泥速凝剂、钛白粉包膜等行业具有广泛的商业用途，但由于铝酸钠溶液在储存、运输过程中铝酸钠溶液会析出氢氧化铝或氢氧化铝凝胶，一是这种沉淀附着在设备表面会形成结垢，影响仪器、设备的使用；二是铝酸钠内部结构发生了不可逆变化，溶液活性明显降低影响使用，因而使其应用受到限制。为了避免溶液储存、运输带来的问题，生产者将铝酸钠制备成固体，但它在应用过程中溶于水后也会不可避免地要形成氢氧化铝或氢氧化铝凝胶。当铝酸钠有氢氧化铝或氢氧化铝凝胶析出，就失去了商业应用价值。目前，工业级铝酸钠溶液通过提高苛性比增加它的稳定性，但是这种溶液稳定性比较差，同时杂质si、fe、ca等含量高，还含有碳碱，不能应用在造纸、水处理絮凝剂、催化剂制备、水泥速凝剂、钛白粉包膜等行业。专利cn103787387a和cn103780387b公开了一种偏铝酸钠溶液的稳定方法以及拟薄水铝石的制备方法，该方法是将葡萄糖酸或葡萄糖酸的碱金属盐中的至少一种加入到铝酸钠溶液中，铝酸钠溶液的有效期可达到7天。专利cn103466670a公开了一种偏铝酸钠溶液的制备方法，是将氢氧化铝和氢氧化钠反应得到的铝酸钠溶液用活性炭脱色，经沉淀、过滤、冷却后加入三乙醇胺从而制得澄清、稳定的偏铝酸钠溶液，这种偏铝酸钠溶液浓度不超过35％，三乙醇胺的加入量为5‰，偏铝酸钠溶液稳定期6天。专利cn105016366a和cn105016366b公开了一种稳定偏铝酸钠溶液的制备方法，是将氢氧化钠或液碱与氢氧化铝反应得到的铝酸钠溶液中加入0.5-2wt％的稳定剂，稳定剂由丙烯酸苯乙烯共聚物、亚磷酸三癸酯、季戊四醇和1,4-丁二醇按一定比例混合组成，铝酸钠溶液稳定期1年以上。国内为数不多的文献报道和专利中提到的稳定的铝酸钠产品存在一些应用问题，比如产品中加入葡萄糖酸或其盐会影响水泥速凝剂、催化剂产品质量；比如产品中加入的三乙醇胺的实际量远远高于文献中提到的0.5％，生产的水泥速凝剂会影响水泥的早期和后期强度。这些铝酸钠产品的稳定性普遍较差，一般不超过1个星期。有些铝酸钠产品会加入丙烯酸苯乙烯共聚物、亚磷酸三癸酯等有机物，这些有机产品售价很高，会显著增加产品成本，降低商业利用价值，不利于它的广泛应用。现有技术生产的铝酸钠溶液离性能优良的稳定铝酸钠产品还有一定差距，它支撑不了在很多行业的应用和新产品开发，这种产品要想进军高端产品显得后劲不足。在水处理行业，国外研究人员和生产企业早已淘汰了对环境有危害聚合氯化铝硅絮凝剂，而使用了处理效果更佳、更环保的聚合硫酸铝硅絮凝剂，而国内由于没有高浓度高稳定性的偏铝酸钠或铝酸钠产品，制约了这一产品的开发应用，国内水处理絮凝剂目前普遍使用聚合氯化铝硅絮凝剂或更低端产品。在钛白粉包膜行业，技术人员为了避免铝酸钠的不稳定对生产带来的影响，只能牺牲包膜效果，用稳定性好的其它产品比如用六偏磷酸钠、硅酸钠等来代替铝酸钠。在水泥行业，速凝剂向着液态、低碱或无碱的高端产品方向发展，但国内没有理想的铝酸钠溶液，造成国内文献报道几乎扑捉不到铝酸钠溶液在这个产品中的开发和应用。技术实现要素：本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种有效成分含量高，稳定剂成分不会影响下游产品质量，也不会显著增加产品成本，并且生产工艺流程简单，产品应用效果好的稳定的铝酸钠溶液的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其备过程的步骤包括：(1)将氢氧化钠溶液与氢氧化铝进行反应制得铝酸钠溶液；(2)过滤步骤(1)制得的铝酸钠溶液；(3)在步骤(2)过滤后的铝酸钠溶液中加入稳定剂；(4)将步骤(3)的加入稳定剂后的铝酸钠溶液进行脱色处理，得到稳定的铝酸钠溶液。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(1)反应制得铝酸钠溶液的过程，将氢氧化钠以na2o计与al2o3的摩尔比为1.1-1.5，反应温度为90-150℃。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其氢氧化铝为工业级，氢氧化钠溶液是工业级液碱或是将工业级氢氧化钠固体溶于去离子水得到的氢氧化钠溶液。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(2)的过滤过程，采用加压过滤或真空泵过滤。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(3)加入的稳定剂为单体或低聚表面活性剂，为其一种或是几种混合。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(3)加入的稳定剂，按照铝酸钠溶液总重量计，加入量在0.01％-1.0wt％，加入温度在50-90℃。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(3)加入的稳定剂为低聚表面活性剂时，其低聚表面活性剂含多个羟基和至少一个羧基，总碳数为5-15，这种表面活性剂是直链或是支链，分子式中含有强极性基团，为-conh2、-conhch3、-cn、-oocch3、-oocc2h5、-och3或-oc2h5。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其步骤(4)的铝酸钠溶液进行脱色处理，采用活性碳、分子筛进行脱色。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于将稳定的铝酸钠溶液蒸发、干燥得到铝酸钠固体。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于其蒸发过程是在常压或减压状态下进行，温度控制为25-80℃。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其特征在于适合于生产稳定的铝酸钾溶液和铝酸钾固体。本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，将氢氧化钠或碱液与氢氧化铝在高温下反应生成澄清的铝酸钠溶液，过滤该溶液，然后加入稳定剂，最后经脱色处理得到稳定的铝酸钠溶液。将铝酸钠溶液蒸发、干燥得到稳定的固体产品。铝酸钠溶液及其固体产品在常温下可有效保存至少6个月，固体铝酸钠产品溶入水中的有效期至少保持7天。其铝酸钠溶液有效成分含量可达到45％以上(以氧化铝计达到27.9％)，稳定剂成分不会影响下游产品质量，也不会显著增加产品成本，并且生产工艺流程简单，具有较高的商业价值。附图说明图1为本发明的一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法的工艺流程图。具体实施方式一种稳定的铝酸钠溶液的制备方法，其制备过程的步骤具体包拓：(1)将氢氧化钠溶液与氢氧化铝在加热温度下经过搅拌，反应制得铝酸钠溶液。na2o与al2o3的摩尔比为1.1-1.5，反应温度在90-150℃，氢氧化铝为工业级，氢氧化钠溶液可以是工业级液碱，也可以是将工业级氢氧化钠固体溶于去离子水得到的氢氧化钠溶液。反应装置可以是高压反应釜也可以是其它耐高温、耐碱的容器。(2)过滤步骤(1)中的铝酸钠溶液，除去杂质和悬浮物等，过滤方式可以是加压过滤或真空泵过滤。(3)向步骤(2)中的铝酸钠溶液中加入稳定剂。稳定剂是单体或低聚表面活性剂，它可以是一种也可以是几种混合。这种低聚表面活性剂含多个羟基和至少一个羧基，总碳数为5-15，这种表面活性剂可以是直链也可以是支链，分子式中含有强极性基团，可以是-conh2、-conhch3、-cn、-oocch3、-oocc2h5、-och3或-oc2h5。稳定剂按照铝酸钠溶液总重量计，加入量在0.01-1.0wt％，加入温度在50-90℃。(4)将步骤(3)得到的铝酸钠溶液进行脱色处理，最终得到稳定的铝酸钠溶液。可以采用活性碳、分子筛或装有助滤剂的载体等方式进行脱色。(5)将步骤(4)得到的稳定的铝酸钠溶液蒸发、干燥得到铝酸钠固体。温度在25-80℃范围。该工艺除了适用于生产稳定的铝酸钠溶液和固体，还适合于生产稳定的铝酸钾溶液和固体。实施例1将250g40％的工业液碱放入装有搅拌器的1000ml玻璃烧杯中加热到105℃，在搅拌状态下缓慢加入150g工业氢氧化铝粉，保持温度直至氢氧化铝完全溶解，用真空泵过滤去除不溶物或浮游物。当溶液温度降低到85℃，向其中加入2g稳定剂a，待溶液达到常温后用活性炭进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。稳定剂a是由十二烷基磺酸钠30-65份，酒石酸钠25-45份，乙酸乙酯15-35份组成。实施例2将500g50％的工业液碱和350g工业氢氧化铝粉放入装有搅拌器的1.5l高压反应釜中加热到105℃，保持温度约1h直至氢氧化铝完全溶解，用真空泵过滤，去除不溶物或浮游物。将溶液温度降低到65℃，向其中加入2.5g稳定剂b，待溶液达到常温后用活性炭进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。稳定剂b是由三乙醇胺30-65份，甲基丙烯酸-丙烯酸乙酯共聚物25-50份，丙酮15-40份组成。实施例3将250g氢氧化钠固体、100g去离子水和400g工业氢氧化铝粉放入装有搅拌器的2l高压反应釜中加热到110℃，保持温度约1h直至氢氧化铝完全溶解。将溶液温度降低到80℃，向其中加入1.5g稳定剂c，待溶液达到常温后用装有助滤剂的载体进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。稳定剂c是由柠檬酸钠25-55份，酒石酸钠35-65份，烯丙基甲基硫醚10-25份。实施例4步骤与对比实例2相同，最后得到铝酸钠溶液用旋转蒸发器浓缩后进行干燥得到铝酸钠固体。温度控制在50-80℃。将铝酸钠固体按照浓度35％，50％、60％与去离子水进行混合溶解，温度在25-70℃，得到的铝酸钠溶液稳定性超过了7天。对比实例5将500g50％的工业液碱和350g工业氢氧化铝粉放入装有搅拌器的1.5l高压反应釜中加热到110℃，保持温度1h直至氢氧化铝完全溶解，用真空泵过滤去除不溶物或浮游物。当溶液温度降低到75℃用活性炭进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。对比实例6将230g氢氧化钠固体、425g水和345g工业氢氧化铝粉放入装有搅拌器的2l高压反应釜中加热到115℃，保持温度1h直至氢氧化铝完全溶解，用真空泵过滤去除不溶物或浮游物。将溶液温度降低到75℃，向其中加入20g稳定剂三乙醇胺，待溶液达到常温后用活性炭进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。对比实例7将250g50％的工业液碱放入装有搅拌器的1000ml玻璃烧杯中加热到100℃，在搅拌状态下缓慢加入175g工业氢氧化铝粉，保持温度直至氢氧化铝完全溶解，用真空泵过滤去除不溶物或浮游物。当溶液温度降低到70℃，向其中加入6g稳定剂葡萄糖酸钠，待溶液达到常温后用活性炭进行脱色，最后得到铝酸钠溶液。对实例1-7的理化性能进行比较，见下表。苛性比铝酸钠溶液浓度按al2o3计实施例11.338.51％23.88％实施例21.442.29％26.22％实施例31.255.47％34.39％实施例41.498％(固体纯度)60.76％对比实例51.442.57％26.39％对比实例61.334.17％21.19％对比实例71.441.15％25.51％对实例1-7的稳定性进行比较，见下表。当前第1页12