利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，屬于資源利用和化工生產(chǎn)領(lǐng)域，包括以下步驟：在稻殼灰中添加氫氧化鈉再加入水后充分研磨混合均勻；將研磨混合均勻的物料干燥；再將干燥后的物料經(jīng)過30-60min上升到700℃-740℃；保溫10-60min，然后冷卻，得到層狀結(jié)晶二硅酸鈉；利用稻殼灰制備的層狀二硅酸鈉可作為不含磷的助洗劑，對(duì)生態(tài)環(huán)境是友好的，符合環(huán)保要求；將廢棄的稻殼作為硅源，不僅能夠?qū)Νh(huán)境的保護(hù)起到積極作用，還能有效的進(jìn)行資源再循環(huán)，提高了資源利用率；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)條件要求不高，操作容易。
【專利說明】利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及化工制備領(lǐng)域。特別涉及稻殼灰制備洗滌助劑層狀結(jié)晶二硅酸鈉。

【背景技術(shù)】
[0002]三聚磷酸鈉(STPP)是一種常見的洗滌劑助劑。由于磷酸化合物隨洗滌污水排入到江河湖泊中，會(huì)造成水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，將使藻類大量的繁殖，水中氧含量顯著下降，嚴(yán)重危害了水中動(dòng)物的生長(zhǎng)，同時(shí)也使水質(zhì)惡化。為此，自20世紀(jì)70年代開始，許多國(guó)家先后頒布相關(guān)法律，對(duì)合成洗滌劑中所使用的磷酸鹽進(jìn)行嚴(yán)格限制或禁止，同時(shí)大力開展研發(fā)STPP的替代品，加大無磷洗滌助劑的相關(guān)開發(fā)研制工作。
[0003]目前國(guó)內(nèi)外所使用的STPP替代品主要有偏硅酸鈉和4A沸石，但由于4A沸石對(duì)鈣鎂離子交換能力相對(duì)較弱，并且原料及生產(chǎn)的工藝對(duì)4 A沸石的離子交換能力有著很大的影響。并且4 A沸石不溶水，長(zhǎng)期使用會(huì)在被洗物上沉積，同時(shí)偏硅酸鈉對(duì)鈣離子去除能力相對(duì)較差，雖然五水物和九水物有相對(duì)較強(qiáng)的吸水性，但易潮解而使粉狀洗滌劑結(jié)塊，因此，應(yīng)用受到了一定的限制。
[0004]于是，人們開始尋求新的多功能無磷洗滌劑。其中，層狀結(jié)晶硅酸鹽如層狀結(jié)晶二硅酸鈉不僅能夠很好地避免無磷洗滌劑的缺乏，并且具有更為良好的洗滌性能因此逐漸受到人們的廣泛關(guān)注。
[0005]二硅酸鈉是二氧化硅和氧化鈉的摩爾比接近于2的硅酸鈉，通常情況下，二硅酸鈉是非晶態(tài)的，通過一定的高溫處理，可以實(shí)現(xiàn)硅氧四面體的有序排列，即成為晶體。這種晶體表現(xiàn)為非完全解理的層狀結(jié)構(gòu)，晶型有δ、β、α、Y等幾種形式，其中δ、β型商品價(jià)值明顯，以δ型占主要成分的層狀結(jié)晶二硅酸鈉軟化水能力最強(qiáng)。
[0006]目前δ層狀結(jié)晶二硅酸鈉的制備方法一般是是采用石英砂與氫氧化鈉反應(yīng)制得，或采用干法水玻璃(碳酸鈉法)和芒硝法水玻璃制得，這些方法都存在生產(chǎn)成本高或?qū)υO(shè)備要求高，操作難度較大等問題。
[0007]另外，稻殼是大米加工的副產(chǎn)品，其質(zhì)量約占稻谷的22%。在稻谷主產(chǎn)區(qū)，大量的稻殼堆積成山，在北方最常見的利用方式是作為冬季取暖的燃料。但是這種方式仍然會(huì)生成大量稻殼灰。稻殼的其他利用方式包括制備墻磚、飼料等，這些利用方式也存在成本較高、利用有限、附加值較低等缺點(diǎn)。
[0008]稻殼灰中二氧化硅含量高達(dá)59%，現(xiàn)有技術(shù)中運(yùn)用此特點(diǎn)，將稻殼灰用于制備高純二氧化硅。
[0009]除了上述利用方式外，大量的稻殼還有待開發(fā)出新的回收利用方式，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保的同時(shí)實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的發(fā)明目的在于:利用稻殼灰制備一種具有良好商品屬性的層狀結(jié)晶二硅酸鈉助洗劑，以解決上述存在的問題。
[0011]本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
在稻殼灰中添加氫氧化鈉再加入一定量的蒸餾水后充分研磨混合均勻；
將研磨混合均勻的物料干燥除水；
再將干燥后的物料經(jīng)過30-60min上升到700°C -740°C ；
保溫10-60min，然后冷卻，得到層狀結(jié)晶二硅酸鈉。
[0012]本方法的制備原理為:2Si02+2Na0H——Na2Si205+H20。
[0013]在現(xiàn)有技術(shù)中，有采用稻殼灰制備水玻璃的報(bào)道，但是，制備水玻璃只是簡(jiǎn)單應(yīng)用了稻殼灰中的無定型二氧化硅這種化學(xué)物質(zhì)，其產(chǎn)物價(jià)值較低。而本發(fā)明采用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉，不只是利用這種化學(xué)物質(zhì)，還利用了這種化學(xué)物質(zhì)在一定溫度下具有高活性這一特點(diǎn)，采用簡(jiǎn)單的步驟直接合成高價(jià)值產(chǎn)物，相當(dāng)于水玻璃價(jià)值3倍左右，其經(jīng)濟(jì)價(jià)值也得到顯著改善；另外，合成的水玻璃是一種無定型硅酸鈉，但本發(fā)明的方法制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉是直接由無定型的二氧化硅和氫氧化鈉在高溫下一步合成具有特定晶體結(jié)構(gòu)的硅酸鈉，該方法工藝更簡(jiǎn)單，制備成本和效率更高。
[0014]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所述稻殼灰，是以2°C _6°C /min的升溫速度在3000C _600°C的溫度下制備而成。
[0015]本申請(qǐng)的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明，不同升溫速度以及不同的最終溫度制備的稻殼灰的形態(tài)以及非晶態(tài)二氧化硅的活性有一定差別，對(duì)層狀結(jié)晶二硅酸鈉的合成過程以及產(chǎn)物中S -層狀結(jié)晶二硅酸鈉的含量有影響，而在此溫度條件下制備稻殼灰有利于稻殼中的有機(jī)物等能揮發(fā)的成分充分排出。
[0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:所加入的水為蒸餾水。這樣可以避免雜質(zhì)的引入，所得到的層狀結(jié)晶二娃酸納的品質(zhì)更聞。
[0017]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，將干燥后的物料經(jīng)過60min上升到720°C。
[0018]層狀結(jié)晶二硅酸鈉在做洗滌助劑用時(shí)，其中的δ型的層狀結(jié)晶二硅酸鈉必須占主要成分才能達(dá)到最強(qiáng)軟化水能力，采用經(jīng)過60min上升到720°C的方式所得到的δ型的層狀結(jié)晶二硅酸鈉占比最多，得到的產(chǎn)品軟化水能力也就最強(qiáng)。
[0019]作為優(yōu)選的技術(shù)方案:，所述升溫保溫步驟均在馬弗爐中進(jìn)行。
[0020]綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是:利用稻殼灰制備的層狀二硅酸鈉可作為不含磷的助洗劑，對(duì)生態(tài)環(huán)境是友好的，符合環(huán)保要求；將廢棄的稻殼作為硅源，不僅能夠?qū)Νh(huán)境的保護(hù)起到積極作用，還能有效的進(jìn)行資源再循環(huán)，提高了資源利用率；生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)條件要求不高，操作容易。

【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說明。
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]實(shí)施例1:
將升溫速率為2V /min在400°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1: 1，并加入蒸餾水，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水，干燥除水的方法為從室溫經(jīng)過40min上升到100°C ；再將干燥后的物料經(jīng)過30min上升到700°C然后保溫lOmin，然后冷卻，即得。
[0024]實(shí)施例2:
將升溫速率為2V /min在300°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1: 1，并加入蒸餾水，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料經(jīng)過60min上升到700°C然后保溫30min,然后冷卻，即得。
[0025]實(shí)施例3:
將升溫速率為2V /min在400°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料經(jīng)過50min上升到720°C然后保溫lOmin，然后冷卻，即得。
[0026]實(shí)施例4:
將升溫速率為3°C /min在400°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量 ，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料經(jīng)過30min上升到720°C然后保溫30min，然后冷卻，即得。
[0027]實(shí)施例5:
將升溫速率為6°C/min在500°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料再經(jīng)過60min上升到720°C然后保溫lOmin，然后冷卻，即得。
[0028]實(shí)施例6:
將升溫速率為2V /min在500°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料經(jīng)過40min上升到720°C然后保溫30min，然后冷卻，即得。
[0029]實(shí)施例7:
將升溫速率為2V /min在600°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料再經(jīng)過50min上升到720°C然后保溫lOmin，然后冷卻，即得。
[0030]實(shí)施例8:
將升溫速率為4°C/min在600°C下制得的稻殼灰，在所制得的稻殼灰里加入氫氧化鈉，加入氫氧化鈉的量，按摩爾比計(jì)為，稻殼灰里的S12:加入的NaOH=1:1，所加入蒸餾水的量為按質(zhì)量比計(jì)，蒸餾水:(稻殼灰+氫氧化鈉)=2:1，然后在研缽中研磨混合均勻，將研磨混合均勻的物料干燥除水；再將干燥后的物料經(jīng)過60min上升到740°C然后保溫60min，然后冷卻，即得。
[0031]將實(shí)施例1-8所制備的層狀結(jié)晶二硅酸鈉相關(guān)性能測(cè)試，試驗(yàn)結(jié)果如表1所示。
[0032]表1層狀結(jié)晶二硅酸檢測(cè)數(shù)據(jù)

【權(quán)利要求】
1.一種利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，其特征在于，包括以下步驟: 在稻殼灰中添加氫氧化鈉再加入水后充分研磨混合均勻； 將研磨混合均勻的物料干燥； 再將干燥后的物料經(jīng)過30-60min上升到700°C -740°C ;保溫10_60min，然后冷卻，得到層狀結(jié)晶二硅酸鈉。
2.如權(quán)利要求1所述的利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，其特征在于，所述稻殼灰，是以2V -60C /min的升溫速度在300°C _600°C的溫度下制備而成。
3.如權(quán)利要求1所述的利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，其特征在于，所加入的水為蒸餾水。
4.如權(quán)利要求1所述的利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，其特征在于，將干燥后的物料經(jīng)過60min上升到720°C。
5.如權(quán)利要求1所述的利用稻殼灰制備層狀結(jié)晶二硅酸鈉的方法，其特征在于，所述升溫保溫步驟均在馬弗爐中進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C01B33/32GK104129798SQ201410288749
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】鄧苗, 張 浩, 張國(guó)勇, 林金輝, 洪成云 申請(qǐng)人:成都理工大學(xué)