一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法與流程

本發明涉及有機廢料處理領域，具體涉及一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法。

背景技術：

三烷氧基硅烷是合成硅烷偶聯劑的重要原料，其化學通式為hsi(or)3，美國、德國學者傾向于認為r為包含6個碳原子以下的直鏈烷基，日本學者認為r一般為小于4個碳原子的直鏈烷基。

三烷氧基硅烷中的三甲氧基硅烷和三乙氧基硅烷應用最為廣泛，二者通過硅氫化反應可以制備多種硅烷偶聯劑，通過岐化反應可以制備高純硅烷氣體，同時，還可以用于制備有機-無機雜化材料。

目前，工業上制備三烷氧基硅烷主要是由三氯氫硅醇解制成，由于醇解的工藝比較復雜，收率較低，成本較高；同時，反應中伴有大量的hcl產生，不僅會腐蝕設備，還會造成污染環境，且反應產物的分離提純較困難。

直接法合成烷氧基硅烷工藝是在1948年由e1g1rochow首次提出的，其原理是硅粉與低級醇在催化劑作用下反應，得到目標產物。

目前，采用直接法合成烷氧基硅烷的步驟是：先在情性氣體的保護下，依次將溶劑、干燥硅粉和銅催化劑加入到反應釜，攪拌均勻后加熱并保溫；然后使用計量泵將液態醇通入反應釜底部進行反應，反應所得粗產品通過旋風分離器進行汽/液分離，產物汽體進入精餾系統的精餾塔進行副產物分離，收集高含量的三烷氧基硅烷；最后對反應釜中剩余的漿液過濾，取清液精餾回收溶劑再利用。

精餾溶劑后不可避免的會剩余少量廢液，每生產一噸產品會殘留100～200公斤廢液，廢液為三烷氧基氫硅烷、烷基三烷氧基硅烷、四烷氧基硅烷中的一種或幾種混合的低聚物或高聚物、少量溶劑和微量鐵，微量鐵導致廢液為粘稠的溶液，遇酸堿時會反應放出大量的熱；遇空氣時溶液表面會水解形成比較脆的固體，固體將空氣與溶液內部隔離，阻止溶液的進一步水解。

為了將廢液徹底處理，通常向廢液中加入大量水將廢液水解成固體并燃燒，由于固體中含有大量的二氧化硅，燃燒后會產生大量的二氧化硅粉末，會造成燃燒裝置的孔道堵塞，不僅會污染空氣，且會損傷燃燒裝置。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法，能夠避免廢液污染空氣。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法，包括以下步驟：

將直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液水解成固體，將固體粉碎至100～500目；將100份粉碎固體顆粒與200～500份質量濃度為5％～10％的氫氧化鈉溶液混合，在溫度為在80～90℃的條件下反應5～6小時后，加入0.2～1份質量濃度為4％～10％的次氯酸鈉溶液，得到硅酸鈉溶液。

在上述技術方案的基礎上，加入次氯酸鈉溶液后，還包括以下步驟：加入1～5份質量濃度為20～40％的雙氧水靜置2～4h脫色。

在上述技術方案的基礎上，所述雙氧水的用量為2～4份。

在上述技術方案的基礎上，加入雙氧水之后還包括以下步驟：再加入1～5份活性炭去除溶劑中的刺激異味。

在上述技術方案的基礎上，所述活性炭的用量為2～4份。

在上述技術方案的基礎上，硅酸鈉溶液的模數為2.6～3.6，二氧化硅含量大于等于12.7wt％、氧化鈉含量大于等于3.7wt％、、密度為1.168～1.701g/ml、鐵含量小于等于0.03wt％、水不溶物含量小于等于0.21wt％。

在上述技術方案的基礎上，所述氫氧化鈉的用量為300～400。

在上述技術方案的基礎上，廢液中sio2的含量為30～60％。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

(1)本發明中的一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法，將廢液依次與氫氧化鈉、次氯酸鈉、雙氧水反應后，加入活性炭作用，得到能夠用于工業生產的硅酸鈉溶液，不僅能夠減緩廢液堆積對車間產能造成的不良影響、焚燒對環境的污染，而且能夠且變廢為寶，降低工業生產的成本，提高經濟價值。

(2)本發明中的一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法，所使用的氫氧化鈉、次氯酸鈉、雙氧水均是價格低廉易得的化工原料，成本較低，且反應條件較溫和，使用常規的反應釜就能進行，其得到的硅酸鈉溶液具有較高的經濟價值，每生產一噸三烷氧基硅烷單體，能夠降低至少5k的成本。

附圖說明

圖1為實施例1中合成的硅酸鈉溶液的紅外圖譜；

圖2為標準硅酸鈉樣品紅外圖譜。

具體實施方式

以下結合實施例對本發明作進一步詳細說明。

本發明實施例提供一種直接法合成三烷氧基硅烷單體的廢液處理方法方法，包括以下步驟，本發明中，所有的份數均是指質量份：

向廢液中加入水至廢液全部水解為固體，得到sio2含量為30～60％的固體，將固體粉碎至100～500目。

將100份粉碎固體顆粒與200～500份質量濃度為5％～10％(最優為8％)的氫氧化鈉溶液混合，在溫度為在80～90℃的條件下反應5～6小時后，加入0.2～1份質量濃度為4％～10％(最優為8％)的次氯酸鈉溶液，將低價態鐵離子氧化成高價態鐵離子，然后加入1～5份質量濃度為20～40％(最優為30％)的雙氧水靜置2～4h脫色，再加入1～5份活性炭去除溶劑中的刺激異味，并得到無色無味的模數(摩爾數比值)為2.6～3.6的硅酸鈉溶液，且該硅酸鈉溶液中，二氧化硅含量大于等于12.7wt％、氧化鈉含量大于等于3.7wt％、、密度為1.168～1.701g/ml、鐵含量小于等于0.03wt％、水不溶物含量小于等于0.21wt％。

在實際使用中，氫氧化鈉的用量可以為300～400、次氯酸鈉的用量可以為0.4～0.6份，雙氧水的用量可以為2～4份，活性炭的用量可以為2～4份。

在實際使用中，廢液水解固體顆粒與次氯酸鈉溶液的質量比為1：0.006～0.008、廢液水解固體顆粒與雙氧水溶液的質量比為1：0.02～0.03、廢液水解固體顆粒與活性炭的質量比為1：0.01～0.02。

本發明得到的硅酸鈉溶液可以作為硅化合物的基本原料使用，將廢棄的廢液利用起來，作為工業原料，不僅能夠解決廢液難以處理，且處理后存放需要占用大量空間的問題，且變廢為寶，能夠降低生產成本。

下面，通過7個實施例對本發明進行詳細說明。

實施例1

向廢液中加入水至廢液全部水解為固體，得到sio2含量為45％的固體，將固體粉碎至300目。

將100份粉碎固體顆粒與200份質量濃度為8％的氫氧化鈉溶液混合，在溫度為在80℃的條件下反應5小時后，加入0.6份質量濃度為8％的次氯酸鈉溶液反應半小時，待溫度降低至室溫后，加入2份質量濃度為30％的雙氧水脫色2小時，再加入1份活性炭去除溶劑中的刺激異味，得到無色無味的模數硅酸鈉溶液。

采用本實施例的方法得到的硅酸鈉溶液中，二氧化硅含量為12.7wt％、氧化鈉含量為3.7wt％、模數為3.4、密度為1.168g/ml、鐵含量為0.03wt％、水不溶物含量為0.21wt％。

參見圖1所示，本實施例合成的硅酸鈉溶液與標準硅酸鈉溶液相比，峰值完全相同，即本實施例得到的硅酸鈉溶液，能夠直接作為工業生產。

實施例2

本實施例中，除了不加入次氯酸鈉，其他反應條件均與實施例1相同，最后得到紅色無味的硅酸鈉溶液，且硅酸鈉溶液中，二氧化硅含量為12.7wt％、氧化鈉含量為3.7wt％、模數為3.4、密度為1.169g/ml、鐵含量為0.23wt％、水不溶物含量為0.42wt％。

實施例3

本實施例中，除了加入質量濃度為8％次氯酸鈉的量為0.1份外，其他反應條件均與實施例1相同，最后得到的黃色無味的硅酸鈉溶液，且硅酸鈉溶液中二氧化硅含量為12.7wt％、氧化鈉含量為3.7wt％、模數為3.4、密度為1.168g/ml、鐵含量為0.12wt％、水不溶物含量為0.34wt％。

通過實施例1、2、3的對比可知，次氯酸鈉溶液的加入量過少時，會導致亞鐵離子沒完全氧化為三價鐵離子，而氫氧化亞鐵的溶解度比氫氧化鐵要高，導致過濾后的硅酸鈉溶液中含鐵量較高，導致硅酸鈉溶液呈紅色或黃色，進而影響硅酸鈉產品的品質和價值。

實施例4：

本實施例中，除了不加入雙氧水外，其他條件均與實施例1相同，最后得到的黃色無味的硅酸鈉溶液，且硅酸鈉溶液中二氧化硅含量為12.7wt％、氧化鈉含量為3.7wt％、模數為3.4、密度為1.168g/ml、鐵含量為0.03wt％、水不溶物含量為0.22wt％。

實施例5

本實施例中，除了加入雙氧水的分數為1份外，其他條件均與實施例1相同，最后得到的淡黃色無味的硅酸鈉溶液，且硅酸鈉溶液中二氧化硅含量為12.7wt％、氧化鈉含量為3.7wt％、模數為3.4、密度為1.168g/ml、鐵含量為0.03wt％、水不溶物含量為0.21wt％。

通過實施例1、4、5的比對可知，雙氧水的加入量過少時，會導致過濾后的硅酸鈉呈黃色或淡黃色，對硅酸鈉產品的品質和價值均有一定影響。

實施例6

向廢液中加入水至廢液全部水解為固體，得到sio2含量為45％的固體，將固體粉碎至500目。

將100份粉碎固體顆粒與350份質量濃度為8％的氫氧化鈉溶液混合，在溫度為在85℃的條件下反應5.5小時后，加入0.7份質量濃度為8％的次氯酸鈉溶液反應半小時，待溫度降低至室溫后，加入2.5份質量濃度為30％的雙氧水脫色2小時，再加入1.5份活性炭去除溶劑中的刺激異味，得到無色無味的模數硅酸鈉溶液。

采用本實施例的方法得到的硅酸鈉溶液中，二氧化硅含量為12.9wt％、氧化鈉含量為3.9wt％、模數為3.1、密度為1.178g/ml、鐵含量為0.02wt％、水不溶物含量為0.20wt％。

實施例7

向廢液中加入水至廢液全部水解為固體，得到sio2含量為45％的固體，將固體粉碎至500目。

將100份粉碎固體顆粒與350份質量濃度為8％的氫氧化鈉溶液混合，在溫度為在85℃的條件下反應5.5小時后，加入0.7份質量濃度為8％的次氯酸鈉溶液反應半小時，待溫度降低至室溫后，加入2.5份質量濃度為30％的雙氧水脫色2小時，再加入1.5份活性炭去除溶劑中的刺激異味，得到無色無味的模數硅酸鈉溶液。

采用本實施例的方法得到的硅酸鈉溶液中，二氧化硅含量為12.9wt％、氧化鈉含量為3.9wt％、模數為3.6、密度為1.178g/ml、鐵含量為0.02wt％、水不溶物含量為0.20wt％。

本發明不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業技術人員公知的現有技術。