Способ получения геля кремниевой кислоты


C25B1 - Электролитические способы; электрофорез; устройства для них (электродиализ, электроосмос, разделение жидкостей с помощью электричества B01D; обработка металла воздействием электрического тока высокой плотности B23H; обработка воды, промышленных и бытовых сточных вод или отстоя сточных вод электрохимическими способами C02F 1/46; поверхностная обработка металлического материала или покрытия, включающая по крайней мере один способ, охватываемый классом C23 и по крайней мере другой способ, охватываемый этим классом, C23C 28/00, C23F 17/00; анодная или катодная защита C23F; электролитические способы получения монокристаллов C30B; металлизация текстильных изделий D06M 11/83; декоративная обработка текстильных изделий местной

Владельцы патента RU 2381991:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дагестанский государственный университет (RU)

Изобретение может быть использовано в коллоидной химии. Раствор силиката натрия обрабатывают за пределами электролизера анодным кислым водным раствором, вытекающим из анодной камеры электролизера, при pH 3-4. Анодный кислый раствор получают электролизом водопроводной воды в проточном режиме. Изобретение позволяет увеличить чистоту геля кремниевой кислоты за счет исключения загрязнения сульфатом натрия и снизить энергозатраты на его производство. 1 табл.

 

Изобретение относится к области коллоидной химии, а точнее к синтезу гелей кремниевой кислоты из силикатов щелочных металлов, в частности из силиката натрия как сравнительно дешевого и доступного сырья.

Известен способ получения геля кремниевой кислоты из раствора силиката натрия путем обработки его раствором серной кислоты. Полученный продукт промывают от сульфата натрия водным раствором аммиака при t=200°C. Образовавшийся гель содержит всего 3% SiO2, выпариванием доводят его содержание до 20-25% (1).

Недостаток способа - использование повышенной температуры и применение ценного химического реагента - серной кислоты. Кроме того, образующийся при этом продукт - сульфат натрия не находит широкого практического применения, является отходом.

Известен также способ, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, заключающийся в получении геля кремниевой кислоты в 2-камерном электролизере с катионитовой мембраной, в катодной камере которого содержится 0,1% раствор NaOH, а в анодную камеру подается 4% раствор силиката натрия (2).

Недостатком данного способа является то, что образовавшаяся кремниевая кислота полимеризуется прямо на поверхности или вблизи мембраны, что приводит к резкому увеличению сопротивления системы и возрастанию энергозатрат.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение чистоты конечного продукта и снижение энергозатрат.

Экономичность процесса достигается путем использования проточного электролиза.

Технический результат достигается тем, что процесс осуществляется за пределами электролизера путем смешивания кремниево-кислого натрия с подкисленным раствором питьевой воды, образующимся в анодной камере при электролизе питьевой воды, т.е. за счет переноса катионов из воды в катодную камеру и подкисления воды в анодной камере.

Сущность способа получения геля кремниевой кислоты из силикатов щелочных металлов, который включает электрохимическую обработку воды, заключается в том, что проводят электролиз водопроводной воды в проточном режиме, а обработку раствора силиката натрия осуществляют за пределами электролизера анодным кислым водным раствором, вытекающим из анодной камеры электролизера, при pH 3-4.

В результате обработки выпадает в осадок кремниевая кислота, и восстанавливается основной ионный состав исходной воды.

Анодный кислый водный раствор получают следующим образом: проточная питьевая воды попускается через 2-камерный электролизер с катионитовой мембраной, при температуре 25°С, анодная плотность тока 0,01 А/см2; электролиз проводят в проточном режиме, вода разделяется на два потока и проходит через анодную и катодную камеры; pH воды в ходе электролиза поддерживается на уровне 3-4 изменением объема протекаемой через анодную камеру воды.

Пример осуществления способа заключается в следующем. Электролиз проводится в проточном режиме с использованием 2-камерного электролизера с катионитовой мембраной. Причем электролизу подвергается обычная водопроводная вода. В качестве анодного материала использовали платинированный титан, а катодного - медь.

Раствор силиката натрия в соотношении 1:10 обрабатывали подкисленной водой, вытекающей из анодной камеры уже за пределами электролизера. Образовавшийся гель кремниевой кислоты готов к использованию.

При этом в зависимости от pH среды, образуется гель кремниевой кислоты различного процентного состава. Наиболее оптимальным вариантом является электролиз питьевой воды при pH 3-4. При более низких значениях pH анодной жидкости наблюдается избыточный расход электроэнергии.

Пример 1. Электролиз водопроводной воды проводили в 2-камерном электролизере с катионитовой мембраной в проточном режиме при скорости истечения 1 мл/с. Водой, вытекающей из анодной камеры, обрабатывали силикат натрия в соотношении 1:10 для получения геля. При этом образуется гель кремниевой кислоты, и восстанавливается основной ионовый состав воды.

При pH меньше 3-4 нежелательно проводить электролиз в связи с повышением напряжения на электролизере и дополнительным расходом электроэнергии.

Условия электролиза воды.

pH 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
U, в 28 25 20 18 15 15 15 15 15

В таблице показана зависимость энергетических расходов и напряжения от pH среды.

В известном способе кремниевая кислота, осаждаясь на поверхность мембраны, экранирует поверхность, что тормозит дальнейшее проведение процесса и требует больших энергетических затрат. В предлагаемом способе кремниевая кислота не осаждается, т.к. процесс осаждения идет за предалами электролизера в отдельной камере. Образующийся гель кремниевой кислоты не загрязняется таким химическим соединением, как Na2SO4, от которого его надо полностью очищать для использования в пищевой промышленности. Полученный по данному способу гель содержит только воду, соответствующую нормам ПДК.

Содержание сульфат-ионов и других, присутствующих в водопроводной воде ионов соответствует нормативам ПДК, что позволяет получить гель высокой чистоты, и при этом предложенный способ является экономичным.

Полученный данным способом гель можно использовать для обработки виноматериалов, осветления и стабилизации соков, а также для устранения металлических кассов (3).

Литература

1. Японский патент №41-10237, 1966.

2. Айлер Р.К. Химия кремнезема. Пер. с англ. - М.: Мир. Ч.2, 1982, с.449-453.

3. Патент России №2272833, 27.03.2006 г. Хизриева И.Х., Харламова Т.А., Алиев З.М. «Способ осветления и стабилизации виноматериалов».

Способ получения геля кремниевой кислоты из силикатов щелочных металлов, включающий электрохимическую обработку воды, отличающийся тем, что проводят электролиз водопроводной воды в проточном режиме, а обработку раствора силиката натрия осуществляют за пределами электролизера анодным кислым водным раствором, вытекающим из анодной камеры электролизера, при pH 3-4.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к технологии получения фтора, а именно к конструкции среднетемпературного электролизера для промышленного получения фтора из расплава трифторида калия.

Изобретение относится к технологии получения фтора, а именно к конструкции среднетемпературного электролизера для промышленного получения фтора из расплава трифторида калия.

Изобретение относится к способу производства пероксида водорода, включающему в себя обеспечение электрохимической ячейки, содержащей анод и катод; контактирование катода с электролитом, содержащим по меньшей мере один органический медиатор, растворенный в по меньшей мере частично органической сплошной жидкой фазе, содержащей по меньшей мере частично органическую соль и нейтральный сорастворитель, реагирование органического медиатора на катоде с образованием по меньшей мере одной восстановленной формы этого медиатора; и реагирование упомянутой по меньшей мере одной восстановленной формы медиатора с кислородом с образованием пероксида водорода.

Изобретение относится к конструкциям электролизеров для получения водорода и кислорода путем электролиза воды. .

Изобретение относится к способу и устройству насыщения жидкости газом, причем жидкость насыщают одним из газов - кислородом или водородом. .

Изобретение относится к способу и устройству насыщения жидкости газом, причем жидкость насыщают одним из газов - кислородом или водородом. .
Изобретение относится к электродной промышленности и предназначено для использования в производстве графитированных изделий, например графитированных электродов.

Изобретение относится к способу производства хлората щелочного металла, включающему в себя: обеспечение электрохимической ячейки, содержащей анод и катод в отдельных анодной и катодной камерах; контактирование катода с электролитом, содержащим по меньшей мере один органический медиатор и одну или более органическую или неорганическую кислоты; реагирование органического медиатора на катоде с образованием по меньшей мере одной восстановленной формы этого медиатора; реагирование упомянутой по меньшей мере одной восстановленной формы медиатора с кислородом с образованием пероксида водорода; контактирование анода с анолитом, содержащим хлорид щелочного металла; реагирование хлорида на аноде с образованием хлора, который гидролизуется; и реагирование гидролизованного хлора с образованием хлората.

Изобретение относится к способу производства хлората щелочного металла, включающему в себя: обеспечение электрохимической ячейки, содержащей анод и катод в отдельных анодной и катодной камерах; контактирование катода с электролитом, содержащим по меньшей мере один органический медиатор и одну или более органическую или неорганическую кислоты; реагирование органического медиатора на катоде с образованием по меньшей мере одной восстановленной формы этого медиатора; реагирование упомянутой по меньшей мере одной восстановленной формы медиатора с кислородом с образованием пероксида водорода; контактирование анода с анолитом, содержащим хлорид щелочного металла; реагирование хлорида на аноде с образованием хлора, который гидролизуется; и реагирование гидролизованного хлора с образованием хлората.
Изобретение относится к производству гидрозолей оксида кремния, которые могут быть использованы при получении различных видов бумаги, пленкообразующих составов по металлу и керамике, в качестве связующего при изготовлении теплозащитных материалов, оболочковых форм для точного литья.
Изобретение относится к производству гидрозолей оксида кремния, которые могут быть использованы при получении различных видов бумаги, пленкообразующих составов по металлу и керамике, в качестве связующего при изготовлении теплозащитных материалов, оболочковых форм для точного литья.

Изобретение относится к химии элементоорганических пероксидов, являющихся перспективными материалами для получения модифицированных полимеров. .
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии комплексной переработки сырья, содержащего оксиды алюминия и кремния, и может быть использовано для получения глинозема, кремнезема и тяжелых цветных металлов.

Изобретение относится к способу получению структурированных хемосенсорных пленок на основе наночастиц кремнезема, модифицированного органическими растворителями, который включает получение золя сферических частиц кремнезема, модификацию полученного золя органическим красителем, нанесение модифицированного золя на подложку, отличающийся тем, что в качестве органического красителя используют флуоресцеин, который вводят при температуре 60-80°С в созревший золь сферических частиц кремнезема в смеси вода-этанол с pH 1,5-2 в соотношении флуоресцеин/золь не более 1/100, затем в полученный окрашенный золь вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) цетилтриметиламмония хлорид при соотношении ПАВ/золь = 0,3-0,8.

Изобретение относится к способу получению структурированных хемосенсорных пленок на основе наночастиц кремнезема, модифицированного органическими растворителями, который включает получение золя сферических частиц кремнезема, модификацию полученного золя органическим красителем, нанесение модифицированного золя на подложку, отличающийся тем, что в качестве органического красителя используют флуоресцеин, который вводят при температуре 60-80°С в созревший золь сферических частиц кремнезема в смеси вода-этанол с pH 1,5-2 в соотношении флуоресцеин/золь не более 1/100, затем в полученный окрашенный золь вводят поверхностно-активное вещество (ПАВ) цетилтриметиламмония хлорид при соотношении ПАВ/золь = 0,3-0,8.

Изобретение относится к вариантам прозрачного состава, применяемого, например, в качестве заполнителя под кристаллом, к твердотельному устройству и к способу производства прозрачного состава.
Изобретение относится к области получения высокочистого силикагеля. .
Наверх