способ получения геля кремниевой кислоты

Формула изобретения

Способ получения геля кремниевой кислоты, включающий подкисление раствора силиката щелочного металла, отличающийся тем, что подкисление раствора и получение геля кремниевой кислоты проводят добавлением природной сероводородной воды.

Описание изобретения к патенту

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 температуре 200°C. Образовавшийся гель содержит всего 3% SiO₂, выпариванием доводят его содержание до 20-25% (Айлер Р.К. Химия кремнезема. Пер. с англ. - М.: Мир, ч.II, 1982, с.419-453).

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

Известен также способ, наиболее близкий к предлагаемому изобретению, заключающийся в получении геля кремниевой кислоты из силикатов щелочных металлов, который включает электрохимическую обработку водопроводной воды в проточном режиме с последующим смешиванием растворов силиката натрия с кислым анолитом, вытекающим из анодной камеры электролизера с pH 3-4 (Патент № 2381991 от 27.06.1012, Хизриева И.Х., Алиев З.М., Аммаева Ш.Г. «Способ получения геля кремниевой кислоты»).

Недостаток метода - расход электроэнергии на электролиз водопроводной воды.

Задачей настоящего изобретения является снижение энергозатрат.

Технический результат достигается тем, что подкисление раствора силиката натрия и получение геля кремниевой кислоты проводится добавлением природной сероводородной воды.

Сущность способа получения геля кремниевой кислоты, включающего подкисление раствора силиката щелочного металла, отличается тем, что подкисление раствора и получение геля кремниевой кислоты проводят добавлением природной сероводородной воды.

Пример 1. В коническую колбу объемом 500 мл вносят 50 г сульфида натрия из воронки. В эту же колбу по каплям добавляют водный раствор серной кислоты в соотношении 1:1 и объемом 100 мл. Далее выделяющийся газ-сероводород пропускают в предохранительную склянку, в которой находится 200 мл водного раствора жидкого стекла в соотношении 1:4 (40 г жидкого стекла и 160 мл воды) до достижения pH 3-4 при постоянном перемешивании реакционной смеси. Полученный гидрогель кремниевой кислоты отфильтровывают и промывают.

Пример 2. В реакционный сосуд объемом 1 л, в качестве которого используют химический стакан, наливают 400 мл силиката натрия и различные количества природной сероводородной воды с исходной концентрацией 187 мг/л H₂S в различных соотношениях соответственно с табл.1.

Таблица 1
Объем силиката натрия	400	400	400	400	400	400
Объем сероводородной воды	100	200	400	600	800	1000
pH	8,6	6,2	3,6	3,4	3,2	3,0

Пример 3. В стакане емкостью 1000 мл смешивают силикат натрия с дистиллированной водой в соотношении 1:4 (40 мл силиката натрия и 160 мл дистиллированной воды), затем при непрерывном перемешивании пропускают из баллона предварительно очищенный сероводород до выпадения гидрогеля и достижения pH 3-4 (Табл.3).

Таблица 2
Выход кремниевой кислоты при обработке силиката натрия сероводородом
№ опыта	Масса теор., мг	Масса практ., мг	Выход, %	Ср.выход, %
1	17,66	15,00	85,0	84,0
2	25,74	21,60	84,0
3	34,32	28.80	84.0
4	43.06	35.70	83.0

Раствор с осадком фильтруют и промывают дистиллированной водой до отрицательной реакции на сульфид ионы. Гель кремниевой кислоты высушивают при температуре 35-40°C, а фильтрат - раствор сульфида натрия используют для осаждения ионов тяжелых металлов из сточных вод. Полученный гель имеет практический выход 84%, достаточно однороден и может быть использован в технологии очистки природных вод, в частности для умягчения воды, для обработки виноматериалов, дистиллизации жидких сред (Патент № 2272833 от 27.03.2006 Хизриева И.Х, Харламова Т.А., Алиев З.М. «Способ осветления и стабилизации виноматериалов»), а также для очистки природных и попутных нефтяных вод от сероводорода.

Преимуществами предложенного способа являются:

1. Снижение энергозатрат, которые связаны с отсутствием электролиза;

2. Полученный в ходе реакции продукт сульфид натрия Na₂S может использоваться для осаждения ионов тяжелых металлов в гальваническом производстве.