[发明专利]一种制备硅钼杂多酸溶液的方法

说明书

本发明公开了一种制备硅钼杂多酸溶液的方法，包括以下几个步骤：钼酸盐溶液(或钼和硅的混合溶液)进行第一段双极膜电渗析，使溶液pH值降低至5.5～7.5；一段电渗析溶液配硅后进行加热转化(或将钼和硅的混合溶液一段电渗析后溶液直接加热转化)；溶液冷却进行第二段双极膜电渗析，控制终点pH值为1.0～3.0，得到硅钼杂多酸盐溶液；经离子交换转型除杂后得到硅钼杂多酸溶液。本发明不消耗无机酸，不引入杂质阴离子，不仅实现了钼酸盐溶液的酸化，还实现了大部分盐离子的脱除，大大减少了后续离子交换除盐阳离子的负担。本发明获得的硅钼杂多酸溶液可用于制备高品质的硅钼杂多酸产品，是一种清洁高效的硅钼杂多酸溶液制备工艺。

技术领域

本发明属于杂多酸制备技术领域，具体是一种制备硅钼杂多酸溶液的方法。

背景技术

杂多酸化合物由于具有结构的确定性、酸性和氧化还原性，是一类新型的优良酸催化剂和氧化还原催化剂，也是一种多功能的新型催化剂。它做催化剂具有再生速度快、催化效果好等特点，且对环境无污染。硅钼杂多酸具有相对分子质量高、水合度高、在水中以及某些有机溶剂中溶解度高、强氧化性能、强酸性等特点，在功能材料制备、催化、相转移等多个领域均得到了广泛应用。

硅钼杂多酸的制备工艺虽然很多，但从根本上来说，都是基于“酸化”和“分离”两个基本步骤。在温度较高的条件下，将钼酸盐溶液和含有Si的可溶性溶液混合后进行酸化，便形成硅钼杂多酸盐。按照酸化的方式分类，主要有经典酸化法，回流酸化法和电解酸化法等。与经典酸化法和回流酸化法相比，电解酸化法无需往溶液中加入额外的酸，可为酸化提供缓慢均匀的有利条件，减少达到平衡的时间，提高生产效率，且不会生成废弃物。但传统电解酸化工艺中硅钼杂多酸溶液直接与电极接触，由于杂多酸腐蚀性较强，对电极材料要求高，投资成本大，能耗高，目前在工业中并未得到广泛应用。采用现有工艺制备硅钼杂多酸，在酸化过程中仍然无法避免无机酸的使用，因此仍然存在污染大、安全性低、严重腐蚀设备等问题。无机酸调酸引入了大量的杂质阴离子，增加了试剂消耗，对硅钼杂多酸产品的品质带来不利影响。

从水溶液中分离杂多酸的方法则有乙醚萃取法和离子交换法等。目前，国内试剂生产厂家和实验室合成所采用的制备工艺仍为传统的酸化-乙醚萃取法。方法首先将钼酸钠溶液与硅酸钠溶液混合，加入无机酸对溶液进行酸化并加热转化。然后，向混合溶液中加入乙醚。乙醚与硅钼酸酸形成乙醚-硅钼酸的油状络合物，与水分离后使乙醚挥发即可得到硅钼杂多酸。但是，乙醚沸点很低，只有34.5℃，极易挥发，有毒易燃，在操作时必须格外小心，工艺的生产安全性较差，且乙醚无法回收循环使用。硅钼杂多酸盐溶液直接采用离子交换法转型为硅钼杂多酸时，由于盐溶液中阳离子如Na+离子含量较高，需要对交换前溶液进行稀释，得到的硅钼杂多酸溶液浓度较低，存在离子交换工艺负担重，生产能力有限，除杂效果差等问题。

发明内容

为解决现有制备方法需要投加大量无机酸而带来的系列问题，本发明提供了一种新的制备硅钼杂多酸溶液的方法，采用双极膜电渗析和离子交换法相结合制备硅钼杂多酸溶液，旨在实现制备过程中无外加酸的调酸模式，且在双极膜电渗析过程中除去大部分阳离子，减少离子交换转型除杂的负担，进而克服传统工艺的不足，获得用于制备高品质硅钼杂多酸产品的硅钼杂多酸溶液。

一种制备钼杂多酸溶液的方法，钼酸盐溶液依次进行第一段双极膜电渗析、加热转化和第二段双极膜电渗析；其中，在钼酸盐溶液中配入含硅溶液，和/或第一段双极膜电渗析后的溶液中配入含硅溶液，和/或加热转化过程中的溶液中配入含硅溶液；

控制第一段双极膜电渗析的溶液的pH为5.5～7.5；

控制第二段双极膜电渗析的溶液的pH为0.1～3.0；

将第二段双极膜电渗析后的溶液经离子交换转型除杂后得到硅钼杂多酸溶液。