專利名稱：大孔硅膠及其制造方法
技術領域：
本發明涉及硅膠及其生產工藝，具體講是一種大孔硅膠，其屬于無機化工技術領域。
硅膠以其孔徑不同，一般分為粗孔硅膠和細孔硅膠，其中粗孔硅膠的孔徑一般為8-10nm；細孔硅膠的孔徑一般為1-4nm。還有一種由CN1157260文獻所披露的大孔硅膠，其孔徑一般為20-15000nm。這種硅膠是在制造方法中，將不溶于水的固體粒子分散于堿性硅酸鹽溶液中或無機酸中，利用固體粒子的擴孔促進作用，實現顯著地增大硅膠孔徑的目的。然而，該制造方法中要求使用嚴格的顆粒粒度的固體粒子和使用的堿性硅酸鹽溶液和無機酸應具有20厘泊以下的粘度。該制造方法的工藝原料制備麻煩，工藝要求高，不利于大批量規模生產。
本發明的目的是提供一種大孔硅膠及其制造方法。該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。該硅膠的制造方法是在傳統的硅膠生產方法的基礎上，保留傳統工藝的由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，再經靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理的處理工藝，設計在之后的擴孔工藝處理，使得該硅膠的物化性能達到前述指標要求。
本發明的任務是由以下技術方案實現的，研制了一種大孔硅膠，其外觀呈不規則塊狀、球形乳白色玻璃狀顆粒。該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
本大孔硅膠的制造方法，其由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，按傳統的制膠工藝，經靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理，之后的處理工藝為A、蒸汽處理，即將浸泡的堿液放掉，從水洗槽底部，對濕膠粒堆集層通入蒸汽；B、浸鹽處理，即將蒸汽處理的該濕膠粒，置于含量0.01-0.7％(W/L)鹽溶液中浸泡；再經傳統的烘干工藝，制得成品大孔硅膠。
本大孔硅膠的制造方法所述的A、步蒸汽處理的工藝條件為通入蒸汽的汽壓為0.1-0.3MPa，控制堆膠溫度80-120℃，通汽時間2-25hr，該濕膠粒堆集層厚度為10-3500mm。
本大孔硅膠的制造方法所述的B、步浸鹽處理工藝的浸泡時間4-40hr，控制浸泡液的溫度20-70℃。
本孔硅膠的制造方法所述的B、步浸鹽處理工藝的鹽溶液，其中的鹽類為鋯鹽，或鋁鹽，或鋅鹽，或鋰鹽。
本大孔硅膠所述的硅膠是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，按傳統的制膠工藝，經靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理—→蒸汽處理—→浸鹽處理，再經傳統的烘干工藝處理，制得大孔硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
本發明的優點在于由于本發明采用的擴孔后處理工藝，即蒸汽處理和浸鹽處理，使得該硅膠的物化性能達到平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g的指標要求。整體工藝過程都是在常壓下進行，無需高溫焙燒，無需使用要求嚴格的工藝原料，如無需使用嚴格的顆粒粒度的固體粒子和反應液的粘度要求的工藝原料。本發明的蒸汽處理是從增強原膠骨架變形抵抗力而設計的。在蒸汽處理過程中原膠的水凝膠可能發生膠團重排，原膠內部的諸SiO4四面體質點間結構與具有一定能量(氣化能量)的水分子相互作用，會發生縮合長大。這種SiO4四面體質點與氣化能量的水分子之間的重排，可能使得原膠的骨架得到壯固。同時這種重排結果也為下一步浸鹽處理做好基礎。本發明的浸鹽處理是特選金屬離子在一定的浸泡時間內，由金屬離子與SiO4四面體質點的末端基團發生作用，使諸該質點間相互聯系進一步提高原膠骨架的強度，從而確定了原膠骨架的大孔結構。再經傳統的烘干工藝，使硅膠的大孔結構最后固定下來。本發明簡化了傳統的硅膠生產工藝過程，在普通的粗孔硅膠的生產設備上生產出物化性能合格的大孔硅膠。本發明制造方法簡單，易于規模生產。
本發明的保護范圍不僅局限于以下實施例中。
本發明的大孔硅膠的實施例是對本發明的說明。在普通粗孔硅膠的生產設備上配制含量為20％±0.5％的硅酸鈉溶液，與配制含量為20％硫酸溶液進行反應制成原膠控制制膠反應壓力在0.28-0.4Mpa，反應溫度在25±5℃；經老化靜置凝膠處理凝膠水溫在25-40℃，老化靜置時間在32-40hr，pH值1.0-3.0；經割膠機破碎造粒制成小于4cm的不規則塊狀或球形乳白色玻璃狀顆粒；再經水洗處理控制水溫在55-60℃，pH值≥5.3；然后經堿泡處理用pH值8.0的燒堿溶液浸泡32hr，維持溶液溫度30±5℃，再經蒸汽處理和浸鹽處理的后處理工藝，其實驗數據如下表1，表2。后處理的該硅膠，經120℃±5℃的室內烘干處理，得含水量≤4％的大孔硅膠。表1大孔硅膠的后處理實施例表； 注(6)-(20)表示為實驗號；鋯鹽為硫酸鋯，鋁鹽為硫酸鋁，鋅鹽為硫酸鋅，鋰鹽為氯化鋰。表2大孔硅膠實施例的物化性能表；
注表2中的物化性能測試方法采用HG/T2765.5的有關章節的試驗方法，所采用的儀器為美國貝克曼公司出品的SA3100型的比表面積、孔隙分析儀。
權利要求
1.一種大孔硅膠，其外觀呈不規則塊狀、球形乳白色玻璃狀顆粒，其特征在于該硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
2.根據權利要求1所述大孔硅膠的制造方法，其由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，按傳統的制膠工藝，經靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理，之后的處理工藝，其特征在于A、蒸汽處理，即將浸泡的堿液放掉，從水洗槽底部，對濕膠粒堆集層通入蒸汽；B、浸鹽處理，即將蒸汽處理的該濕膠粒，置于含量0.01-0.7％(W/L)鹽溶液中浸泡；再經傳統的烘干工藝，制得成品大孔硅膠。
3.根據權利要求2所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的A、蒸汽處理的工藝條件為通入蒸汽的汽壓為0.1-0.3MPa，控制堆膠溫度80-120℃，通汽時間2-25hr，該濕膠粒堆集層厚度為10-3500mm。
4.根據權利要求2所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的B、浸鹽處理工藝的浸泡時間4-40hr，控制浸泡液的溫度20-70℃。
5.根據權利要求2和4所述大孔硅膠的制造方法，其特征在于所述的B、浸鹽處理工藝的鹽溶液，其中的鹽類為鋯鹽，或鋁鹽，或鋅鹽，或鋰鹽。
6.根據權利要求1和2所述大孔硅膠，其特征在于所述的硅膠是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，按傳統的制膠工藝，經靜置凝固—→破碎造粒—→水洗—→堿泡處理—→蒸汽處理—→浸鹽處理，再經傳統的烘干工藝處理，制得大孔硅膠的物化性能為平均孔徑在10-60nm，平均比表面積250-350m2/g，平均孔容1.00-2.00ml/g。
全文摘要
本發明公開的大孔硅膠，其是由硅酸鈉溶液與稀硫酸在反應器中生成正硅酸，按傳統的制膠工藝,經靜置凝固－→破碎造粒－→水洗－→堿泡處理－→蒸汽處理－→浸鹽處理,再經傳統的烘干工藝處理,制得大孔硅膠的物化性能為:平均孔徑在10－60nm,平均比表面積250－350m
文檔編號C01B33/00GK1363514SQ0110042
公開日2002年8月14日 申請日期2001年1月11日 優先權日2001年1月11日
發明者宋彥文, 劉素娟, 張傳銀, 張志剛, 矯山本 申請人:青島美晶化工有限公司