[发明专利]一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法

说明书

本发明公开了一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法，该方法将硅微粉用碱溶液混合浆化，并利用双极膜电解槽分离混合浆料；混合浆料中的硅酸根离子透过阴离子交换膜进入阳极室，与阳极电解产生的氢离子相结合，转化为硅酸溶液；混合浆料中的阳离子透过阳离子交换膜进入阴极室，且阴极电解产生的氢氧根混合得到碱溶液；其中，随着阳极室内硅酸溶液浓度增大，得到硅溶胶；阴极室内的碱溶液则可循环用于硅微粉浆化。与传统硅溶胶制备方法和硅微粉回收方法相比，本发明所述一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法，整体工艺设计巧妙，大量节约酸碱，无粉尘，酸等污染，操作简便，高效环保，并极大提高硅微粉整体回收附加利用价值，工业应用价值高。

技术领域

本发明涉及一种硅微粉回收及硅溶胶制备技术，具体涉及一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法。

背景技术

硅微粉是工业冶炼金属硅或硅铁过程中通过高温除尘收集的高含量的二氧化硅（含量>88%）微细轻质固体粉尘。目前，冶炼1000kg硅铁和1000kg的工业硅分别会产生300-500kg的硅微粉废弃物，在我国能够通过除尘设备收集到的硅微粉达到总年产量的三分之一。收集到的硅微粉通常采用堆放的形式处理，不仅造成大面积的土地浪费，而且在堆放储存时，极易形成扬尘，对整个生产车间及空气质量破坏大。

为此，如何将收集到的硅微粉进行有效回收利用已成为现有工业的研究热点。现有工业技术中，对硅微粉最常见的回收利用方法，是将收集到的硅微粉作为水泥原料之一回收利用。该回收方法简便直接，因而得到广泛使用。但现有回收利用方法存在回收利用量小，对硅微粉的回收价值不高，从而造成对硅微粉整体回收不充分问题。

硅溶胶是属胶体溶液，无臭、无毒，为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO₂含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO₂.nH₂O，可广泛用于防水、抗菌等功能性涂料制备，经济价值高。

然而，目前硅溶胶制备方法包括硅溶解法、离子交换法、胶溶法、分散法、胶溶法等多种方法，上述方法均需要加入大量酸或碱溶液，或其他辅助化学试剂，制备成本高，且对环境危害大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法，该方法将加碱混合浆化后的硅微粉，导入双极膜电解槽，通过电解处理，得到高纯度硅溶胶产品，反应简便、可控、环保，原料利用率高。

为了实现上述发明目的，本发明提供了如下技术方案：

一种硅微粉浆化电解制硅溶胶方法，将硅微粉用碱溶液混合浆化，并利用双极膜电解槽分离混合浆料；

混合浆料中的硅酸根离子透过阴离子交换膜进入阳极室，与阳极电解产生的氢离子相结合，转化为硅酸溶液；

混合浆料中的阳离子透过阳离子交换膜进入阴极室，与阴极电解产生的氢氧根混合得到碱溶液；

其中，随着阳极室内硅酸溶液浓度增大，得到硅溶胶。

依据上述技术方案，本发明通过将双极膜电渗析法与硅微粉复合反应相结合，借助双极膜电解过程中，阴极阳极间电场对中间反应室浆化溶液中阴阳离子迁移方向的限定，有效分离硅微粉和碱溶液混合反应产生的硅酸根离子和阳离子，再进一步结合双极膜电解槽中选择性透过膜，分别对硅酸根离子和阳离子的单向选择透过作用，使硅酸根离子在电场作用下，透过设置在阳极端的阴离子交换膜，进入阳极室内与阳极电解产生的H⁺结合，转化为硅酸溶液，随着阳极室内硅酸溶液浓度增大，则进一步转化为硅溶胶；混合浆料中的阳离子则在电场作用下，透过阳离子交换膜，进入阴极室，与阴极电解产出的氢氧根混合，转化为可用于硅微粉混合浆化的碱溶液。