一种球形二氧化硅的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种球形二氧化硅的制备方法，包括：将硅源加入到海藻酸盐溶液中，然后通过针孔滴入或喷入到酸液中成球，并进一步老化，直至凝胶球完全硬化；取出凝胶球，用去离子水充分洗涤，然后干燥、焙烧得到球形的二氧化硅。本发明专利技术方法将成球过程与硅凝胶生成过程相耦合，实现成球过程原位反应制备球形二氧化硅，产品粒径可控且粒径分布均匀，制备工艺简单，易于实现工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于载体领域，涉及一种球形二氧化硅的制备方法。更具体地说，本专利技术涉及一种将采用海藻酸辅助成型，然后在球体内部原位反应制备硅凝胶，最后经干燥、焙烧得到球形二氧化硅产品。
技术介绍
催化剂除了应具有合适的孔结构、较高的机械强度外还应具有适合反应器及过程的形状，目前工业上常用的载体形状有条形、柱状、蜂窝状和球形等，其中球形载体由于形状规整、颗粒之间以点接触，有利于装填均匀，减小床层阻力，提高传质与催化效果，而且能够大大降低磨耗，因此不但广泛应用于在流化床、移动床反应器中，而且在固定床反应器中也具有很大的优势。球形二氧化硅因其大孔容、大比表面以及丰富的固体酸表面结构，使其在吸附分离、工业催化等领域具有广泛的应用前景，比如由四氯化硅氢化制备三氯氢硅、醋酸和乙烯氧化反应制备醋酸乙烯、芳烃吸附分离等。但是制备粒径均一、耐磨性好且机械强度高的球形二氧化硅是本领域的一个技术难题，目前制备球形二氧化硅的常用方法有以下几种：①硅酸钠与硫酸按一定比例进入喷头，充分混合后，迅速发生反应并喷入空气中形成球形粒子；②采用微乳液法制备球形二氧化。方法①制备的产品机械强度和耐磨性较好，但是产品粒径分布弥散而且很难制备200μm～1mm的小球，另外由于硅酸钠与硫酸在喷头内就进行混合，容易造成喷头堵塞；方法②成本高昂且操作复杂不利于工业化。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种球形二氧化硅的制备方法，该方法操作简单，产品粒径可控且粒径分布均匀，当选择滴入法成型时产品粒径可实现1.2～3.5mm范围内定制生产，当选择喷入法成型时可实现产品粒径0.2～1.5mm范围内定制生产。本专利技术所提供的球形二氧化硅的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将硅源加入到海藻酸盐溶液中，制成溶液A；将溶液A滴入或喷入到酸液A中形成初生凝胶球，进一步将初生凝胶球在酸液A中老化或取出初生凝胶球在酸液B中老化，直至凝胶球完全硬化；取出凝胶球，用去离子水充分洗涤，然后干燥、焙烧得到球形的二氧化硅；其中，所述硅源为碱性硅溶胶、水玻璃或硅酸钠；所述海藻酸盐优选海藻酸钠，海藻酸钠在溶液A中含量为0.3～5重％；所述溶液A中的二氧化硅含量为5～30重％；所述酸液A为浓度为3～15重％的硫酸或硝酸，优选浓度为5～10重％的硫酸溶液；所述酸液B为0.1～10重％的硫酸或硝酸，优选浓度为0.2～5重％的硫酸溶液；在上述技术方案中，所述干燥温度优选为80～120℃，焙烧温度优选为450～550℃。本专利技术方法与现有技术相比，其有益效果如下：将成球过程与硅凝胶生成过程相耦合，以海藻酸辅助成球，然后在海藻酸盐凝胶球体内部发生原位反应生成硅凝胶，最后经干燥、焙烧制备球形二氧化硅产品，整个工艺过程简单，产品孔结构、粒径可控，成本低廉，易于实现工业化生产。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术球形二氧化硅的制备方法作进一步说明，但并不因此而限制本专利技术。实施例1将1000g浓度为200gSiO2/L的硅酸钠溶液与1000g浓度为2重％的海藻酸钠溶液混合均匀，然后通过1.0mm的针孔滴入到5重％的硫酸溶液中，并进一步浸泡老化2h；取出凝胶球充分洗涤至洗水的pH达到5～7之间，再将凝胶球在80℃下干燥12h，550℃下焙烧4h，得到球形二氧化硅产品。其产品的粒径、强度、孔容、比表面积见表1。实施例2将1000g浓度为300gSiO2/L的硅酸钠溶液与500g浓度为2.5重％的海藻酸钠溶液混合均匀，然后通过1.5mm的针孔滴入到5重％的硫酸溶液中，形成初生凝胶球；将初生凝胶球并进一步在2重％的硫酸溶液中浸泡老化3h，凝胶球完全硬化；取出凝胶球充分洗涤至洗水的pH达到5～7之间，再将凝胶球在80℃下干燥12h，550℃下焙烧4h，得到球形二氧化硅产品。其产品的粒径、强度、孔容、比表面积见表1。实施例3将1000g浓度为300gSiO2/L的硅酸钠溶液与500g浓度为2.5重％的海藻酸钠溶液混合均匀，然后通过2.0mm的针孔滴入到5重％的硫酸溶液中，形成初生凝胶球；将初生凝胶球并进一步在0.2重％的硫酸溶液中浸泡老化3h，凝胶球完全硬化；取出凝胶球充分洗涤至洗水的pH达到5～7之间，再将凝胶球在80℃下干燥12h，550℃下焙烧4h，得到球形二氧化硅产品。其产品的粒径、强度、孔容、比表面积见表1。实施例4将1000g浓度为350gSiO2/L的pH为9的硅溶胶与500g浓度为3重％的海藻酸钠溶液混合均匀，然后通过0.4mm的针孔高速喷入到5重％的硫酸溶液中，形成初生凝胶球；将初生凝胶球并进一步在0.2重％的硫酸溶液中浸泡老化3h，凝胶球完全硬化；取出凝胶球充分洗涤至洗水的pH达到5～7之间，再将凝胶球在100℃下干燥12h，550℃下焙烧4h，得到球形二氧化硅产品。其产品的粒径、强度、孔容、比表面积见表1。实施例5将1000g浓度为150gSiO2/L的水玻璃与800g浓度为3重％的海藻酸钠溶液混合均匀，然后通过0.4mm的针孔高速喷入到10重％的硫酸溶液中，形成初生凝胶球；将初生凝胶球并进一步在0.2重％的硫酸溶液中浸泡老化3h，凝胶球完全硬化；取出凝胶球充分洗涤至洗水的pH达到5～7之间，再将凝胶球在100℃下干燥12h，550℃下焙烧4h，得到球形二氧化硅产品。其产品的粒径、强度、孔容、比表面积见表1。表1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球形二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硅源加入到海藻酸盐溶液中，制成溶液A；将溶液A通过针孔滴入或喷入到酸液A中形成初生凝胶球，进一步将初生凝胶球在酸液A中老化或取出初生凝胶球在酸液B中老化，直至凝胶球完全硬化；取出凝胶球，用去离子水充分洗涤，然后干燥、焙烧得到球形的二氧化硅；其中，所述硅源为碱性硅溶胶、水玻璃或硅酸钠；所述酸液A为浓度为3～15重％的硫酸或硝酸；所述酸液B为0.1～10重％的硫酸或硝酸。

【技术特征摘要】
1.一种球形二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将硅源加入到海藻酸盐溶液中，制成溶液A；将溶液A通过针孔滴入或喷入到酸液A中形成初生凝胶球，进一步将初生凝胶球在酸液A中老化或取出初生凝胶球在酸液B中老化，直至凝胶球完全硬化；取出凝胶球，用去离子水充分洗涤，然后干燥、焙烧得到球形的二氧化硅；其中，所述硅源为碱性硅溶胶、水玻璃或硅酸钠；所述酸液A为浓度为3～15重％的硫酸或硝酸；所述酸液...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨文建，孙彦民，李晓云，张健，于海斌，舒畅，王静，夏继平，赵耀武，
申请(专利权)人：中国海油石油总公司，中海油天津化工研究设计院有限公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11