一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法与流程

本发明涉及氯硅烷残液回收利用以及二氧化硅、磷酸及其钠盐的制备技术领域，具体涉及一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法。

背景技术：

氯硅烷残液水解产生盐酸溶液和无定型二氧化硅。盐酸溶液具有很强的挥发性，生产环境恶劣，对设备腐蚀严重，同时对人身健康产生损害。且制备的盐酸溶液的浓度较低，浓缩回收耗能高。因此，通常的方法是将盐酸溶液通入碳酸钙悬浊液中，将盐酸溶液转化为不挥发的氯化钙。然而氯化钙在工业上用量不高，长期堆砌，占用大量场地，对盐酸资源亦是浪费，没有真正利用氯硅烷残液。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，以解决现有氯硅烷残液利用率低的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括：将氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液混合，得到二氧化硅前驱物悬浊液，并通过改变磷酸钠盐饱和溶液的加量调节二氧化硅前驱物悬浊液的ph值；将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为6-8，然后将滤饼干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸盐、氯化钠，得到的溶液为磷酸。

本发明通过将氯硅烷残液通入磷酸钠饱和溶液，使得氯硅烷残液中主要成分如四氯化硅等与水反应产生二氧化硅前驱物沉淀和盐酸溶液，盐酸会使得加入的低品位磷酸钠盐转化为高品位的磷酸钠盐或磷酸。将沉淀过滤，并高温干燥制得无定型二氧化硅粉体。滤液中的氯化氢与外加的磷酸钠盐饱和溶液中的磷酸钠盐反应，控制溶液的ph值和磷酸钠的加入量，使得加入的磷酸钠盐转化为磷酸二氢钠、磷酸氢钠或者磷酸，同时生成氯化钠。

氯硅烷残液中的主要成分sicl4与水的主要反应为：

sicl4+2h2o→sio2↓+4hcl。

因此，氯硅烷残液水解即可得到二氧化硅和盐酸。

磷酸钠与生成的盐酸的主要反应如下：

na3po4+hcl→na2hpo4+nacl；

na3po4+2hcl→nah2po4+2nacl；

na3po4+3hcl→h3po4+3nacl；

通过改变所述磷酸钠盐饱和溶液的加量，使得溶液中，磷酸钠与不同摩尔比的盐酸就你行反应，使加入的磷酸钠转化为磷酸二氢钠、磷酸氢钠或者磷酸。具体获得那种物质，取决于溶液的ph的控制。通过改变磷酸钠盐饱和溶液的加量调节二氧化硅前驱物悬浊液的ph，当ph＜1,主产物为磷酸；ph≈4.7，主产物为磷酸二氢钠；ph≈10,主产物为磷酸氢二钠。由此，获得不同的磷酸盐和磷酸。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(18-22)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为8-8.5。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:20。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(8-12)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为4-4.5。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:10。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(2-6)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为1-2.5。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:5或1:3。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述磷酸钠盐饱和溶液为磷酸三钠饱和溶液。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述滤饼的干燥温度为120-180℃。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，得到的晶体为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或氯化钠。

本发明具有以下有益效果：

本发明将氯硅烷残液水解产生的盐酸转化为磷酸及其盐溶液，避免了盐酸溶液的大量挥发对环境的污染、设备的腐蚀及人员的伤害，降低设备成本，维护了生产人员健康。本发明通过添加低品位磷酸钠盐可以制得高品位磷酸、磷酸氢二钠、磷酸二氢钠、氯化钠。

本发明通过磷酸钠盐饱和溶液来控制溶液的ph值变化范围，进而控制氯硅烷残液的水解速度，利于获得质量稳定的不定型二氧化硅粉体。通过调整氯硅烷残液加入速度，可得到不同比表面积的不定型二氧化硅。1l/h至3l/h的加入速度，获得的二氧化硅的比表面积可在100m2/g至500m2/g之间。不同比表面大小的二氧化硅在作为催化剂载体的负载能力会有很大不同。作为分散剂在溶液中能形成均一溶液，便于溶液的稳定放置。

本发明可以根据需要调整生产工艺，获得二氧化硅和磷酸及其盐或者二氧化硅和盐酸溶液，得到产品多样，应用范围广。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和磷酸三钠饱和溶液混合按照1:18的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为8。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为6，然后将滤饼在120℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例2：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和磷酸三钠饱和溶液混合按照1:22的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为8.5。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为6-8，然后将滤饼在180℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例3：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和工业十二水磷酸钠饱和溶液混合按照1:20的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为8.2。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例4：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和工业十二水磷酸钠饱和溶液混合按照1：8的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为4。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为6，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例5：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和工业十二水磷酸钠饱和溶液混合按照1：12的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为4.5。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为8，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例6：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和磷酸三钠饱和溶液混合按照1:10的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为4.2。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例7：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和磷酸三钠饱和溶液混合按照1:2的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为1。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例8：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和磷酸三钠饱和溶液混合按照1:6的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为2.5。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例9：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和工业十二水磷酸钠饱和溶液混合按照1:3的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为1.5。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

实施例10：

本实施例的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括以下步骤：

将氯硅烷残液和工业十二水磷酸钠饱和溶液混合按照1:5的质量比混合，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph值为2。

将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为7，然后将滤饼在150℃下干燥，制得二氧化硅。将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，包括：将氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液混合，得到二氧化硅前驱物悬浊液，并通过改变所述磷酸钠盐饱和溶液的加量调节所述二氧化硅前驱物悬浊液的ph值；将所述二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至ph值为6-8，然后将滤饼干燥，制得二氧化硅，将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸盐、氯化钠和磷酸。

2.根据权利要求1所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(18-22)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为8-8.5。

3.根据权利要求2所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:20。

4.根据权利要求1所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(8-12)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为4-4.5。

5.根据权利要求4所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:10。

6.根据权利要求1所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:(2-6)，得到的二氧化硅前驱物悬浊液的ph为1-2.5。

7.根据权利要求6所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述氯硅烷残液和所述磷酸钠盐饱和溶液的质量比为1:5或1:3。

8.根据权利要求1所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述磷酸钠盐饱和溶液为磷酸三钠饱和溶液。

9.根据权利要求1所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，所述滤饼的干燥温度为120-180℃。

10.根据权利要求1-9任一项所述的利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，其特征在于，得到的晶体为磷酸氢二钠、磷酸二氢钠或氯化钠。

技术总结

本发明公开了一种利用氯硅烷残液制备二氧化硅和磷酸及其钠盐的方法，包括：将氯硅烷残液和磷酸钠盐饱和溶液混合，并通过改变磷酸钠盐饱和溶液的加量调节混合后得到的二氧化硅前驱物悬浊液的pH值；将二氧化硅前驱物悬浊液过滤，将得到的滤饼水洗至pH值为6‑8，然后将滤饼干燥，制得二氧化硅，将得到的滤液浓缩结晶，分离晶体和溶液，得到的晶体为磷酸钠盐，得到的溶液为磷酸。本发明避免了盐酸溶液的大量挥发对环境的污染、设备的腐蚀及人员的伤害，降低设备成本，维护了生产人员健康。本发明可以根据需要调整生产工艺，获得二氧化硅和磷酸及其盐或者二氧化硅和盐酸溶液，得到产品多样，应用范围广。

技术研发人员：宋连香;胡育;刘建刚;王应红

受保护的技术使用者：乐山师范学院

技术研发日：.11.04

技术公布日：.01.17

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