Способ получения алюмокремнезоля Советский патент 1988 года по МПК C01B33/148 

Изобретение относится к способу получения водных щелочных алюмокрем- незолей и может быть использовано в производстве сорбентов, катализато- ров, связующих материалов, полирующих агентов для прецизионной полировки материалов, неорганических волокон.

Целью изобретения является полу- чение более стабильного и концентрированного алюмокремнезоля с молярным соотношением , равным 10- 150.

Пример I. Разбавленный дис- тиллирова1шой в.одой раствор силиката натрия с молярным соотношением , близким к 3, и концентрацией по диоксиду кремния 4,2 мас.% пропускают последовательно через слой ка- тионообменной смолы марки КУ-2-8 в Н -форме и слой анионообменно:й Смолы марки АВ-17 в ОН -форме. Концентраци полученного при этом раствора-питателя - поликремниевой кислоты (ПКК), с рН 2,9-3,0 за счет некоторого разбавления в ионообме1нных колонках падает до 4 мас.%. К 150 мл полученного раствора ПКК при интенсивном пе ремеганвании вводят однонормальный ра створ едкого натра до рН 9,5. Стабилизированный таким образом раствор ПКК помещают в реактор, снабженный обратным холодильником и электроме- щалкой, и подвергают термообработке при температуре С в течение 2

Величина рН после термообработки, достигает 10,6, а размер частиц полученного при этом зародышевого золя 4 нм. Затем при той же температуре к зародышевому золю при интенсивном перемешивании поочередно добавляют раствор ПКК с концентрацией по SiO-j 4 мас.% со скоростью 40 мл/ч на 1 г зародышевого золя и раствор алюми- ната натрия с концентрацией по 15 г/л со скоростью 20 мл/ч на 1 г зародышевого золя. Всего в синтезируемую систему в десять приемов подается 700 мл ПКК и 380 мл алюмината натрия, причем после каждой очередной порции раствора алюмината реак- 1щонная смесь выдерживается при температуре подпитки в течение 1 ч.

Содержание FiOi в полученном алю- мокремнезоле составляет 27,3 г/л, Ali03 4,7 г/л, молярное соотношение Sin /AljO x, 10; диаметр частиц близок к 20 нм, величина рН 11,8.

Ю

15 20 25 30 5

40

0

Полученный продукт концентрируют ультрафильтрацией до содержания твер дои фазы 12 мас.% и его обработкой катионообменной смолой в Н -форме доводят величину рП до 9,0.

Конечный продукт сохраняет ста- б1-тьность в течение 3 мес.

Пример 2. ПКК получают в соответствии с примером 1 с той лишь разницей, что используют при этом разбавленный раствор силиката натрия с концентрацией по SiO 1,2 мас.%. К 150 мл ПКК концентрацией 1 мас.% при интенсивном перемешивании добавляют раствор едкого натра до рН 8,0 и термообрабатьгоают при температуре кипения в течение 2 ч. Наращивание частиц осуществляют при температуре, близкой к 100°С, попеременной подпиткой зародьшгевого золя раствором ПКК (концентрацией 1 мас.%) со скоростью 100 мл/ч (60 мл/ч на 1 г твердой фазы в зародышевом золе) и раствором алюмината натрия (концентрацией по А17.0з 5 г/л) со скоростью 30 мл/ч (20 мл/ч на 1 г твердой фазы в заро- дьш1евом золе). Всего к исходному за- родышевому золю подается в два приема 700 мл ПКК и 50 мл алюмината натрия, причем после каясдой очередной порции раствора алюмината, реакционная смесь вьщерживается при температуре подпитки в течение 0,5 ч.

Содержание SiO i в полученном алю - мокремнезоле составляет 9 г/л, з 0,83 г/л, молярное соотношение SiO-i/ /А1г.0э 20, диаметр частиц 14 нм, величина рН 9,7.

Полученный продукт концентрируют ультрафильтрацией до содержания твердой фазы 20 мас.% и его обработкой катионообменной смолой в Н -фор- ме величину рН доводят до 9,3. Стабильность продзтста 4 мес.

Пример 3. ПКК получают в соответствии с примером 1 с той лишь разницей, что используют при этом разбавленный раствор силиката натрия с концентрацией по SiO-} 3,5 мас,%, 150 мл ПКК концентрацией 3,33 мас.% (некоторое разбавле}1ие раствора происходит при ионном обмене) стабилизируют раствором едкого натра до рН 8,5 и термообрабатывают при температуре кипения в течение 2 ч для образования зародышевого золя. Наращивание частиц (;твлян)т при 95 С попеременной ипл.ииткой зародыmeRoro золя раствором ПКК (КОИПРНТ- рацией 3,33 мас,%) со скоростью 45 мл/ч на 1 г твердой фазы в зародышевом яоле и раствором алюмината натрия (концентрацией по Al-jOjlSr/n со скоростью 40 .мл/ч на 1 г твердой фазы в зародышевом золе. Всего к исходному зародышевому золю подается 700 мл ПКК и 20 мл алюмината натрия, причем после подачи раствора алюмината реакционная смесь выдерживается при температуре подпитки в течение 0,3 ч.

Содержание SiO в полученном ajm- мокремнезоле составляет 32,2 г/л, .AljOs 0,35 г/л, молярное соотношение SiO /AljOg близкое к 150, диаметр частиц 12 нм, величина рН 8,9.

Полученный продукт концентрируют ультрафильтрацией до содержания твердой фазы 25 мас.%. Конечный продукт сохраняет стабильность в течение 1 О мес.

П РИМ е р 4. ПКК получают в соответствии с примером 1 с той лить разницей, что при этом используют разбавленный раствор силиката натрия с концентрацией по SiO-2 2,7 мас. 150 мл ПКК концентрацией 2,5 мас,% стабилизируют раствором едкого натра до рП 8,8 и термообрабатьгоают при температуре кипения раствора в течение 2 ч для образования зародышевого золя. Паращивание частиц осуи1ествля- ют при температуре, близкой к 100 С, попеременной подпиткой зародышевого золя раствором ПКК (концентрацией 2,5 мас,%) со скоростью 50 мл/ч на 1 г твердой фазы в зародышевом золе и раствором алюмината натрия(концентрацией по 15 г/л) со скоростью 30 мл/ч на 1 г твердой фазы в заро- дьш1евом золе. Всего к исходному за- родьш1евому золю подается 200 мл ПКК и 25 мл алюмината натрия. После подачи раствора алюмината реакционная смесь выдерживается при температуре подпитки в течение 0,5 ч.

Содержание RiO -j в полученном алю- мокремнезоле составляет 23,3 г/л, А1, 1 г/л, молярное соотношение, 40, диаметр частиц 6 нм, величина рП 9,9.

Полученный продукт концентрируют ультрафильтрацией до содержания твердой фазы 20 мас.% и его обработкой катионообменной с:молой в И -форме величину р11 доводят до 8,5. Получен6106

ный продукт сохраггяет стабильность в течение 5 мес.

П р и м е р 5. В качестве исходно- го раствора используют разбавленный алюмокремнезоль диаметром частиц 20 нм, полученный аналогично примеру 1, К I00 мл указанного золя при температуре /-lOO C и интенсивном пе- ремешивании вводят попеременно в че- тьфе приема раствор ПКК концентрацией 4 мас.% со скоростью 50 мл/ч на I г твердой фазы в исходном растворе и раствор алюмината натрия (концент- 5 рацией по А1.|,0. 15 г/л) со скоростью 20 мл/ч на I г твердой фазы в исходном растворе. Всего к исходному раствору подается 500 мл ПКК и 100 мл алюмината натрия. После каждой оче- 0 редной .порции раствора алюмината реакционная смесь выдерживается при температуре подпитки в течение 0,7 ч.

Содержание SiO в полученном алю- мокремнезоле составляет 32,4 г/л, 25 Al-iO 3 2,8 г/л, молярное соотношение 20, диаметр частиц 30 нм, величина рН 11,5.

Полученный продукт концентрируют ультрафильтрацией до содержания твер- 30 Дой фазы 17 мас.% и обработкой катионообменной смолой в Н -форме величину рН доводят до 9. Конечный продукт сохраняет стабильность в течение 4 мес.

Использование изобретения позволяет получить стабильные и концентрированные алюмокремнезоли с низкой пористостью (до 15%).

Согласно известному способу ста- 40 бильность кремнезолей 0,5 мес, пористость частиц достигает 70%, концентрация по твердой фазе не более 10 мас.%.

35

Формула изобретения

Способ получения алюмокремнезоля, включающий ноннообменнуто конверсию раствора силиката натрия с получени- ем исходного раствора поликремниевой кислоты, подпитку реакционной среды кремнеземсодержа1чцм раствором и раствором алюмината натрия при 90- 100°С, концентрирование смеси с получением продукта., отличающийся тем, что, с целью получения более стабильного и концентрированного алюмокремнезоля с молярт.1м соотношением SiOa/AlaOj, равным 10:

изо, конверсии подвергакп- раствор концентрацией 1,2-4,2 мас.% по SiOi последовательно на катионите и анио- ните, полученный исходный раствор попикремниевой кислоты нейтрализуют до рН 8,0-9,5 и подвергают термообработке при кипячении с получением зародьшевого золя, подпитку растворами осуществляют последовательно со скоростью подачи кремнеземсодер- хащего рАствора 40-60 мл/ч и раство066

ра алюмината натрия 20-40 мл/ч на 1 г зародышевого золя, причем в качестве кремнеземсодержащего раствора используют исходный раствор поликрем ниевой кислоты и после подпитки раствором алюмината натрия реакционную смесь выдерживают в течение 0,3- 1 ч при температуре подпитки, а кон- центрирование осуществляют ультра фильтрацией.

Изобретение относится к способам получения алюмокремнезолей, может быть использовано в производстве сорбентов, катализаторов, связующих материалов, полирующих агентов для прецизионной полировки материалов и позволяет повысить стабильность и концентрированность продукта. Для получения стабильного и концентрированного продукта со сравнительно плотными частицами диаметром 6-30 им и кремнеалюминиевым соотношением 10: :150 в качестве исходного раствора при синтезе используют стабилизированную до рН 8,0-9,5 и термообработан- ную при кипении поликремниевую кислоту с концентрацией по диоксиду кремния 1-4 мас.%, полученную двойной конверсией раствора силиката натрия на катионите и анионите, подпитку исходного раствора производят поочередно растворами поликремниевой кислоты и алюмината щелочного металла со скоростью 40-60 мл/ч и 20-40 мл/ч соответственно на 1 г твердой фазы в зародьппевой золе, причем после каждой подпитки раствором алюмината синтезируемая система вцдерживается при температуре синтеза в течение 0,3- 1 ч , концентрирование продукта осуществляется ультрафильтрацией. (Л с 4 О