一种不溶于水的有机酸合成矿物氧化物的方法技术

本发明专利技术涉及由包含硅酸根离子和碱性阳离子的水溶液合成沉淀二氧化硅的方法，所述方法的特征在于硅酸根离子通过具有多于四个碳原子的低挥发性有机酸沉淀。

A method of synthesizing mineral oxides from water-insoluble organic acids

The present invention relates to a method for synthesizing precipitated silica from aqueous solution containing silicate ions and alkaline cations. The method is characterized by precipitation of silicate ions through low volatile organic acids with more than four carbon atoms.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】一种不溶于水的有机酸合成矿物氧化物的方法
本专利技术涉及一种合成沉淀二氧化硅的方法。
技术介绍
沉淀二氧化硅的合成是众所周知的工业问题。目前的方法包括将矿石溶解或碱熔以形成盐，该盐包含与水溶性氧化硅的氧原子键合的金属原子，然后溶解水中的盐和酸沉淀。因此，沉淀的二氧化硅在所用酸的碱性盐的水溶液中形成。例如，Y.Chevallier和J.C.Morawski的US4590052A描述了导致沉淀二氧化硅的方法。这些方法有许多缺点：·必须通过过滤和洗涤沉淀酸盐来分离沉淀硅的氧化物或氢氧化物·该过程消耗大量的碳酸盐或碱性氧化物或氢氧化物·该过程消耗沉淀酸·该过程产生含有沉淀盐的水性流出物，其消除或排放是污染源因此各种装置已经被提出以提高盐，或回收和再生的酸和碳酸盐，氧化物或碱金属氢氧化物。特别是使用二氧化碳作为酸沉淀的用于形成碱金属碳酸盐，其分离和干燥通过从母液蒸发允许回收碱熔。这节省了材料成本或比例成本。还提出通过多效浓缩器蒸发过滤汁以将它们分离成固态并销售它们。这些不同的流程没有找到机会，因为它们实施所需的投资很高，难以盈利。因此，仍然需要找到一种简单且廉价的解决方案来减少生产这种矿物氧化物所需的试剂量。这种沉淀二氧化硅的广泛应用是其用作弹性体组合物中的填料。在这方面，沉淀二氧化硅的重要性质是其分散性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提高沉淀二氧化硅的分散性。本专利技术是一种合成从包含硅酸根离子和碱性阳离子的水溶液中沉淀的二氧化硅的方法，所述方法的特征在于它包括通过重质有机酸沉淀硅酸盐离子。超过四个碳原子。有利地，这种方法包括以下步骤中的至少一个：碱金属硅酸盐水溶液和重质有机酸在化学反应器中紧密接触；将碱金属硅酸盐水溶液流和重质有机酸流速同时加入反应介质中。有利地，所述重有机酸包含多于六个碳原子，优选多于八个碳原子。有利地，所述重质有机酸很少或不溶于水。有利地，所述重质有机酸的碱性盐可溶于水。有利地，所述重质有机酸是液体离子交换剂。有利地，通过用强酸将其从所述碱性盐中置换出来，从其碱性盐溶液中回收重质有机酸，以回收游离的重质有机酸。有利地，所述溶液是水溶液。有利地，所述溶液是有机溶液。有利地，所述回收通过结晶，吸收，吸附，离子交换，过滤，膜过程，倾析或液-液萃取进行。有利地，所述回收通过反渗透，超滤，微滤或纳米过滤进行。有利地，在通过过滤从沉淀的二氧化硅中分离所述水并任选洗涤所得的滤饼之后，对硅酸盐离子沉淀的母液进行所述回收。本专利技术还是一种由碱性硅酸盐在水溶液中制备沉淀二氧化硅的方法，所述水溶液因此包含硅酸盐离子和碱性阳离子，所述方法的特征在于它包括合成通过在含有碱性阳离子的水溶液中用重有机酸沉淀硅酸盐离子沉淀二氧化硅，并用有机溶剂从水溶液中萃取所述碱性阳离子。有利地，所述有机溶剂是液体离子交换剂有利地，沉淀二氧化硅的合成包括以下步骤：产生无定形二氧化硅纳米粒子在水溶液中的悬浮液；所述无定形二氧化硅纳米粒子凝固或聚集，以形成二氧化硅纳米粒子的附聚物和微观聚集体；所述二氧化硅纳米粒子的附聚物和聚集体通过在其表面上额外沉积二氧化硅而得到增强和硬化。有利的是沉淀二氧化硅的合成包括由液体阳离子交换剂构成在水溶液中硅酸盐硅酸的碱金属盐的位移，从而减小所述溶液的固相的pH值和使分离无定形二氧化硅与水相不同。有利地，所述合成步骤使用纯的液体阳离子交换剂作为酸进行，其碱性盐在水溶液中的溶液中通过。液体离子交换剂的碱金属盐的液-液萃取的有利的步骤是通过包含沉淀二氧化硅和阳离子交换剂液体的碱盐的水溶液反应介质中接触而进行，以所述碱性盐的溶剂。有利地，在合成沉淀二氧化硅之后进行从液体离子交换剂中液-液萃取碱性盐。有利地，从液体离子交换剂液-液萃取碱性盐在合成沉淀二氧化硅的中间阶段进行。有利地，沉淀二氧化硅的合成和来自液体离子交换剂的碱性盐的液-液萃取同时进行。有利地，所述联合实施是根据以下操作模式之一执行的：a)通过共同引入所述流，使含水硅酸盐溶液流和液体阳离子交换剂溶液流同时与成盐液体阳离子交换剂的提取溶剂接触直接在反应器中或在反应器外部的物料流中进料；b)从含有碱金属硅酸盐和可能的沉淀二氧化硅的含水碱开始，并在提取交换剂的溶剂存在下使其与液体阳离子交换剂溶液接触。成盐的液体阳离子，这种接触可以在反应器外部或在反应器外部进行。有利地，实现联系所述操作模式的方法：在合成土壤的步骤中，在二氧化硅聚集或沉淀之前或之前控制反应介质的pH和离子强度；或在聚集体的增强或硬化阶段期间。有利地，成盐液体阳离子交换剂的萃取溶剂是液体离子交换剂本身。有利地，液体离子交换剂选自以下分子中的至少一种：单或双取代磷酸的有机酯，长链羧酸，如饱和或不饱和的C6-C18脂肪酸，2-乙基己酸，辛酸，壬酸，含氧酸，自由基取代的脂肪酸；氟，氯或溴。·有机醇的硫酸酯·有机分子的Suifonic衍生物有利地，碱性阳离子选自锂，钠和钾阳离子中的至少一种。有利地，该方法产生来自液体离子交换剂再生的流出物，其正常度大于1，优选大于3的盐水溶液。有利地，由沉淀二氧化硅的合成和液体离子交换剂的碱性盐的液-液萃取产生的含水流出物是基本上不含无定形固体二氧化硅并且在钠盐中的常态的含水流出物。小于0.2N，优选小于0.01N。本专利技术也是一种方法，其中所述沉淀二氧化硅具有50和350之间的2/克，40和320米2/克之间的CTAB表面的BET比表面积，孔体积大于0.7厘米3/克。本专利技术还是一种沉淀二氧化硅的孔体积为0.7cm3/g-12.0cm3/g，甚至更优选1.4-7.0cm3/g的方法。本专利技术还是一种方法，其中沉淀二氧化硅包含纳米级基本粒子的聚集体，所述聚集体的平均尺寸在30和80nm之间。本专利技术还是一种方法，其中沉淀二氧化硅在表面上固定的游离碱性阳离子的含量小于5％(重量)，优选小于0.5％(重量)。本专利技术还是一种方法，其中沉淀二氧化硅在水中5重量％的悬浮液的pH小于8.5，优选在6.0之间，本专利技术也是弹性体组合物。包含弹性体基质和通过分散在所述基质中的本专利技术方法得到的沉淀二氧化硅固体填料。本专利技术还是一种弹性体组合物，其中通过本专利技术方法获得的沉淀二氧化硅的固体颗粒分散在弹性体基质中。本专利技术也可以从在水溶液中的碱金属硅酸盐的沉淀二氧化硅的制造方法，所述从而包含硅酸盐离子和碱金属阳离子的水溶液，其特征在于它包括以下步骤：·硅酸盐的碱金属阳离子被转换成通过中间酸比卤化氢水溶液不太强的碱金属盐的置换碱金属卤化物的水溶液；无定形二氧化硅是通过中间体酸或卤化氢溶液沉淀硅酸盐离子而形成的；·碱金属卤化物的无定形二氧化硅的分离溶液被电解，以获得自由氢化物或水溶液的碱金属氢氧化物的水溶液，卤素和自由氢，卤素或。有利地，碱金属硅酸盐通过与硅质矿物原料接触而再生，并获得碱性氢氧化物水溶液有利地，所获得的卤化氢水溶液用于直接或间接酸化所述硅酸盐。有利地，碱性阳离子选自锂，钠和钾阳离子中的至少一种。有利地，卤化氢是盐酸。附图说明图1表示根据本专利技术的方法的第一种形式的示例的框图。图2表示根据本专利技术的方法的第二种形式的实例的方框图，该方法产生可质量的二级产物磷酸钠。图3显示了沉淀二氧化硅制造过程的框图。图4表示通过透射电子显微镜检查的根据本专利技术的沉淀二氧化硅聚集体的照片。图5显示通过透射电子显微镜检查的根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种合成二氧化硅的方法，该方法由包含硅酸根离子和碱性阳离子的水溶液沉淀，其特征在于，该方法包括通过包含四个以上的重有机酸沉淀硅酸根离子、碳原子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.14 FR 1670174;2016.10.03 FR 1601440;2016.11.一种合成二氧化硅的方法，该方法由包含硅酸根离子和碱性阳离子的水溶液沉淀，其特征在于，该方法包括通过包含四个以上的重有机酸沉淀硅酸根离子、碳原子。2.权利要求1的方法，其特征在于，所述重质有机酸微溶于水或不溶于水。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过用强酸将其从碱性盐中移出碱性盐溶液中回收重质有机酸，以回收酸，免费重有机食品。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在通过过滤分离所述沉淀二氧化硅水并且任选地洗涤所获得的滤饼之后，对所述硅酸盐离子沉淀的母液进行所述回收。5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重质有机酸是液体离子交换剂。6.根据权利要求5的由碱金属硅酸盐在水溶液中制备沉淀二氧化硅的方法，所述水溶液因此包含硅酸盐离子和碱性阳离...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗索瓦·帕尔芒捷，
申请(专利权)人：弗朗索瓦·帕尔芒捷，
类型：发明
国别省市：法国,FR