Способ нейтрализации суспензии цеолита naa, используемого для получения моющих средств

 

Изобретение относится к производству цеолита NaA в частности к нейтрализации суспензии цеолита NaA, используемого в химической промышленности при производстве моющих средств. Сущность изобретения: проводят нейтрализацию суспензии цеолита NaA путем непрерывной продувки через нее дымовых газов, содержащих 6-12% диоксида углерода. Соотношение газа и суспензии цеолита составляет 1: (2-4) по объему. РН суспензии цеолита после нейтрализации 10,0-1,5; катионообменная емкость цеолита NaA по СаО 140-180 мг/г.

Изобретение относится к производству цеолита NaA, в частности к нейтрализации суспензии цеолита NaA, используемого в химической промышленности при производстве моющих средств.

В процессе производства цеолита NaA, после завершения стадии кристаллизации, образуется суспензия цеолита NaA в маточном растворе, содержащем до 120-130 г/дм³ свободной щелочи. Показатель РН такой суспензии, как правило, превышает 13,5 ед. что недопустимо при использовании ее в качестве основы для получения цеолитного компонента СМС.

Снижение РН суспензии осуществляют двумя методами: либо разбавлением водой и промывкой, либо нейтрализацией части свободной щелочи.

В первом случае образуются большие объемы щелочных стоков, сброс которых в канализацию нежелателен. Возврат промывочных вод в технологический процесс возможен, но требует больших энергетических затрат и дополнительных капвложений.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ нейтрализации суспензии цеолита NaA, где, наряду с неорганическими, органическими кислотами в качестве нейтрализующего агента используется диоксид углерода (СО₂) (неакц. заявка ФРГ 2412838, кл. С 11 Д 3/08, 1980).

Нейтрализующие агенты подают через суспензию до тех пор, пока не будет достигнуто их расчетное поглощение, а именно 0,39 кг СО₂ на 0,55 кг избытке Na₂O.

В результате частичной нейтрализации, после взаимодействия указанных нейтрализующих агентов со щелочью маточного раствора образуется суспензия цеолита в растворе карбоната натрия, имеющая показатель РН 10,2-1,5.

Заслуживает особого внимания способ нейтрализации диоксидом углерода, т. к. этот метод нейтрализации в большей степени обеспечивает сохранение свойств цеолита, поскольку снижается опасность его разрушения при контакте с сильными кислотами. Однако, и в этом случае полностью сохранить структуру цеолита не представляется возможным, ввиду образования угольной кислоты при растворении СО₂ в воде и действия этой кислоты на структуру цеолита.

В качестве недостатков приведенного способа следует отметить сложность аппаратурного оформления процесса нейтрализации, т. к. требуются сложные дорогостоящие узлы приема и хранения агентов-нейтрализаторов, а также их высокую стоимость.

Задачей настоящего изобретения является: упрощение аппаратурного оформления процесса нейтрализации; улучшение экологических показателей окружающего воздуха, путем частичной утилизации выбрасываемых в атмосферу дымовых газов; обеспечение условий сохранения кристаллической структуры цеолита NaA при нейтрализации.

Техническая сущность изобретения, заключающаяся в нейтрализации суспензии цеолита NaA путем непрерывной продувки через нее нейтрализующего агента, взаимодействующего с избыточной щелочью, находящейся в суспензии, где в качестве нейтрализующего агента используют дымовые газы, содержащие 6-12% диоксида углерода, при соотношении газа и суспензии 1 2 ^oC 4 по объему.

Достигаемый при этом технический результат характеризуется следующими показателями: pН суспензии цеолита после нейтрализации дымовыми газами составляет 10,0-11,5 ед.

катионообменная емкость цеолита NaA по СаО составляет 140-180 мг/г; кристаллическая структура цеолита по данным рентгеноструктурного анализа остается без изменения.

Используемые в качестве нейтрализующего агента дымовые газы могут быть различного происхождения, в том числе и газы, выходящие из распылительной сушилки производства моющих средств, но при обязательном содержании в них диоксида углерода.

Таким образом, достигаемый технический результат обеспечивается благодаря использованию в качестве нейтрализующего агента суспензии цеолита NaA - дымового газа, при соотношении газа и суспензии 1 2 ^oC 4 по объему. Это свидетельствует о том, что названные существенные признаки находятся в причинно-следственной связи с указанным результатом.

Предлагаемый способ нейтрализации, в котором в качестве нейтрализующего агента используются дымовые газы, содержащие небольшое количество СО₂, позволяет снизить pН цеолитной суспензии без декатионирования цеолитов (обмен Na⁺ цеолита на Н^- кислоты с образованием водородных форм).

Декатирование, как известно, происходит при контакте цеолитов с кислотами.

Известно также, что именно наличие в цеолите катионообменного Na обуславливает полезность цеолита в составе моющих средств. Этот натрий в процессе стирки обменивается на катионы жесткости, (Са, Mg) и чем его больше, тем выше катионообменная способность цеолита. В результате декатионирования часть катионов Na удаляется из цеолита и их место занимают ионы водорода, которые при стирке не участвуют в связывании катионов жесткости, что, естественно, снижает катионообменную емкость цеолита.

В предлагаемом способе нейтрализации декатионирования не происходит. Это, вероятно, можно объяснить буферным влиянием композиции газов, составляющих дымовые газы и невысоким содержанием СО₂ в объеме нейтрализуемой суспензии по отношению к цеолиту в каждый данный момент процесса нейтрализации.

Предлагаемый способ проверен в лабораторных условиях на Шебекинском химическом заводе и иллюстрируется следующими примерами.

П р и м е р 1. Через суспензию цеолита NaA в растворе, содержащем 135 г/дм³ NaOH и 300 г/дм³ цеолита, имеющую показатель РН 13,7, непрерывно продувают дымовой газ с содержанием СО₂ 6% при соотношении газ: суспензия 0,5 м³/м³ или 1:2 по объему. В результате нейтрализации части NaOH РН суспензии составил 10,5. Катионообменная емкость цеолита NaA по СаО составила 160 мг/г (у исходного цеолита до нейтрализации катионообменная емкость была равна 162 мг/г по СаО).

П р и м е р 2. Через суспензию по примеру 1 непрерывно продувают дымовой газ с содержанием СО₂ 12% при соотношении газ: суспензия 0,25 м³/м³ или 1:4 по объему. В результате нейтрализации РН суспензии составил 11,0. Катионообменная емкость цеолита по СаО составила 160 мг/г.

П р и м е р 3 (по прототипу). Через суспензию цеолита непрерывно продувают 0,39 кг СО₂ на 0,55 кг избытка Na₂О. В результате нейтрализации РН суспензии составил 10,5, катионообменная емкость 120 мг СаО на 1 г цеолита.

Для получения моющей композиции предусматривается использование 15-35% цеолита, считая на общую массу композиции.

Сущность метода "Определение катионообменной емкости" (КОЕ) заключается в трилонометрическом определении кальция в растворе заданной концентрации после обработки им навески цеолита.

Для обработки цеолита используют стандартный раствор, содержащий точно 0,25 г/дм³ СаО и 0,05 г/дм³ MgO.

Пипеткой вместимостью 100 см³ отбирают 100 см³ 0,1 н раствора MgSO₄ и переносят в колбу вместимостью 1000 см³. Туда же помещают такое количество хлористого кальция, чтобы после растворения и доведения объема водой до 100 см³ концентрация по СаО равнялась 0,25 г/дм³ (это примерно 0,842 г СаСl₂). Если концентрация раствора получилась выше или ниже ее необходимо довести только до заданной СаО 0,25 г/дм³ и MgO 0,05 г/см³.

Предварительно определяют потери при прокаливании цеолита при 900^oC (ППП). Затем рассчитывают необходимую навеску с тем, чтобы по абсолютно сухому веществу она равнялась 0,200 г.

Навеску цеолита, взвешенную в стаканчике в количестве 0,200 г, количественно переносят в стакан вместимостью 300-400 см³ и заливают 150 см³ стандартного раствора. Стакан ставят на магнитную мешалку, где раствор хорошо перемешивают в течение 20 мин. Затем раствор фильтруют через фильтр "синяя лента". Первую порцию фильтра отбрасывают, остальное используют для анализа.

25 мл фильтра переносят в коническую колбу вместимостью 250 мл, добавляют несколько капель 0,1% раствора малахитового зеленого, затем приливают 30% раствор гидрата окиси калия до исчезновения окраски, добавляют незначительное количество смешанного индикатора и титруют раствором трилона Б. Расчет катионообменной емкости производят по следующей формуле: где: 150 объем стандартного раствора; 4,56 количество трилона Б, пошедшее на титрование стандартного раствора; 25 объем титруемого раствора;
а количество трилона Б, пошедшее на титрование фильтра;
0,2 навеска цеолита.

Таким образом, поставленная задача использования для нейтрализации отходящих дымовых газов способствует улучшению экологии окружающей среды. Простое аппаратурное оформление процесса нейтрализации делает процесс более экономичным. Предложенные условия нейтрализации суспензии цеолита NaA позволяют полностью сохранить кристаллическую структуру цеолита, что положительно сказывается на его умягчающем действии при стирке.

Формула изобретения

Способ нейтрализации суспензии цеолита NaA, включающий непрерывную продувку через нее нейтрализующего агента, содержащего диоксид углерода, обеспечивающего частичную нейтрализацию щелочи, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего агента используют дымовые газы, содержащие 6 12 об. диоксида углерода, при объемном соотношении газа к суспензии 1 2 4.