本发明属于分离提纯,具体涉及一种硅油精制方法。
背景技术:
1、硅油作为聚有机硅氧烷的重要类别,因其优异的耐高低温性能、电绝缘性和化学稳定性,被广泛应用于电子封装、医疗器械、航空航天及日化等领域。然而,在硅油的合成与生产过程中,不可避免会引入多种杂质组分,这些杂质的存在不仅影响产品性能,更可能在使用过程中引发严重问题,使得硅油精制成为生产过程中不可或缺的关键环节。
2、硅油合成是一个平衡反应过程,反应体系中始终存在12-14%的环状硅氧烷小分子(d3-d20),如八甲基环四硅氧烷(d4)、十甲基环五硅氧烷(d5)等。这些低分子量环体具有挥发性强、沸点高(d4:175℃,d5:210℃,d6:230℃,d10:280℃,d10~d20沸点显著升高,部分超过400℃)的特点。传统减压蒸馏法在工业应用中,为兼顾能耗和分离效果,操作温度通常不超过250℃,难以有效脱除高分子量环体,导致市售硅油挥发份通常高达1-3%。这些残留小分子在使用过程中逐渐挥发渗出,造成电子元件触点故障、光学器件表面模糊、绝缘性能下降,甚至导致食品或医疗应用中的有害物质超标;同时合成过程中使用的酸性或碱性催化剂如果不完全去除,会影响硅油的稳定性、腐蚀性,甚至影响最终产品的性能;硅油中微量水分可能引起硅油水解,导致粘度变化、酸值升高或产生凝胶。
3、传统中和水洗工艺是目前应用最广泛的硅油精制技术,但是多级水洗过程产生大量含酸/碱废水,每吨硅油约产生150-200吨废水。虽然近年发展出盐水破乳技术可提高油水分离效率,但盐水的引入又带来新的离子污染风险。更严重的是,水洗过程中的乳化损失导致硅油收率降低5-8%,大幅增加生产成本。分子蒸馏或薄膜蒸发虽可提高效率,但设备投资成本剧增,维护复杂,掣肘于成本和能源问题,大规模化应用难以落地。
4、因此,需要一种绿色环保,成本低,效果好的的硅油精制方法。
技术实现思路
1、有鉴于此,本发明目的在于提供一种硅油精制方法,本发明有较好的精制效果,而且能耗低,其中经过处理的硅油仅需要短暂的短程分子蒸馏即可,而杂质去除和色泽均具有明显的提升。
2、为了实现上述目的,本发明提供以下技术方案:
3、本发明提供了一种硅油精制方法,包括以下步骤:
4、s1.将粗硅油过滤去除大颗粒杂质然后真空脱水得到第一处理硅油;
5、s2.将第一处理硅油、磁性介孔吸附剂混合后注入液态co2增压搅拌反应得到第二处理硅油;
6、s3.将第二处理硅油通过磁分离回收磁性介孔吸附剂,然后将硅油通过短程分子蒸馏器得到精制硅油。
7、作为优选,所述s1中粗硅油为二甲基硅油、乙烯基硅油或含氢硅油。
8、作为优选,所述s1采用100目滤网进行过滤。
9、作为优选,所述s1中真空脱水的温度为60-80℃,真空度0.5-1kpa,时间30-60min。
10、作为优选,所述s2中第一处理硅油、磁性介孔吸附剂的质量比为100:(3-6)。
11、作为优选,所述磁性介孔吸附剂的制备方法为:
12、(1)将fecl3·6h2o和fecl2·4h2o溶于去离子水,通氮气除氧然后注入氨水反应30分钟,磁分离收集沉淀,用去离子水洗至中性得到纳米fe3o4;
13、(2)将fe3o4分散于乙醇/水混合液加入ctab,60℃搅拌溶解滴加氨水,缓慢加入teos,反应6小时,磁分离收集,乙醇洗3次得到fe3o4@msio2;
14、(3)将fe3o4@msio2、六水合硝酸钴、尿素、氟化铵、乙二醇、水混合在高压反应釜180℃反应12h,然后过滤、洗涤得到光热fe3o4@msio2;
15、(4)将光热fe3o4@msio2分散于无水甲苯,加入edtes;80℃回流12小时,磁分离,甲苯洗3次;然后分散于甲苯,加入otms;60℃回流6小时磁分离,乙醇洗3次,60℃真空干燥;
16、将修饰后的吸附剂置于盐酸-乙醇溶液(hcl:etoh=1:100v/v)中,60℃搅拌24小时
17、本发明所制得的磁性介孔吸附剂表面积>1000m2/g,孔径3-5nm;梯度孔径设计优先捕获小分子;edta基团,螯合金属离子去除催化剂残留;疏水作用捕获有机杂质/水分避免孔道堵塞,同时该颗粒回收使用通过近红外光照射下产生局部高温,促进污染物脱附,同时磁场实现快速回收利用,不需要进行高温煅烧,可以保护其结构以及活性位点。
18、作为优选,所述(1)中fecl3·6h2o、fecl2·4h2o、去离子水、氨水的质量体积比为5g:2g:200ml:20ml;
19、所述(2)中fe3o4、乙醇、去离子水、ctab、teos、氨水的质量体积比为1.0g:100ml:20ml:0.5g:1.5ml:1ml;
20、所述(3)中fe3o4@msio2、六水合硝酸钴、尿素、氟化铵、乙二醇的质量体积比为10g:0.8g:1.2ml:0.15g:80ml:20ml;
21、所述(4)中光热fe3o4@msio2、edtes、otms的质量体积比为1g:0.22g:0.77g。
22、作为优选,所述s2中液态co2的注入量为硅油质量的10-15wt%。本发明采用co2溶胀辅助,有效降低体系粘度70%,同时辅助磁性介孔吸附剂的吸附作用。co2溶解于硅油中,显著降低硅油粘度,大大增强分子扩散速率,使杂质更易扩散到吸附剂的介孔通道内。降低硅油与吸附剂表面的界面张力,改善润湿性,提高吸附剂与杂质的接触效率。液态co2对低分子量环体有一定的溶解能力,相当于提供了一个“萃取相”,帮助环体从高粘度硅油本体向吸附剂表面和孔道迁移。
23、作为优选,所述s2中增压搅拌的压力为6mpa,温度为50℃,时间为2小时。本发明增压搅拌有效使液态co2稀释体系。
24、作为优选,s3中短程分子蒸馏器的参数为:
25、温度:180~260℃
26、真空度:0.1~50pa
27、进料速率:20~1000l/h。
28、本发明将经过上述处理的硅油再进行一次短程分子蒸馏,去除痕量挥发份。由于前段已去除绝大部分低分子量杂质,此步骤负荷大大降低,可更高效运行。
29、至少含有以下有益技术效果:
30、本发明具有较好的精制效果,而且能耗低,其中经过处理的硅油仅需要短暂的短程分子蒸馏即可,而杂质去除和色泽均具有明显的提升,磁性介孔吸附剂通过光照即可重复使用,可以保留较多的活性位点,具有较好的重复使用效果。
1.一种硅油精制方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s1中粗硅油包括但不限于二甲基硅油、乙烯基硅油、含氢硅油。
3.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s1采用100目滤网进行过滤。
4.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s1中真空脱水的温度为60-80℃,真空度0.5-1kpa,时间30-60min。
5.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s2中第一处理硅油、磁性介孔吸附剂的质量比为100:(3-6)。
6.根据权利要求4所述的硅油精制方法,其特征在于,所述磁性介孔吸附剂的制备方法为:
7.根据权利要求6所述的硅油精制方法,其特征在于,所述(1)中fecl3·6h2o、fecl2·4h2o、去离子水、氨水的质量体积比为5g:2g:200ml:20ml;
8.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s2中液态co2的注入量为硅油质量的10-15wt%。
9.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,所述s2中增压搅拌的压力为6mpa,温度为50℃,时间为2小时。
10.根据权利要求1所述的硅油精制方法,其特征在于,s3中短程分子蒸馏器的参数为: