專(zhuān)利名稱(chēng)：層狀二硅酸鈉及制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明層狀二硅酸鈉及制備屬于無(wú)機(jī)應(yīng)用材料領(lǐng)域，具體涉及一種作為無(wú)磷洗滌劑助劑的層狀二硅酸鈉材料及制備。
合成洗滌劑是人類(lèi)日常生活的必需品，在合成洗滌劑的制備中，必須加入15-20％的洗滌劑助劑以有效地脫除水中的鈣、鎂離子，提高表面活性劑的使用效率。目前，應(yīng)用最為廣泛的助劑是三聚磷酸鈉，但它的使用對(duì)環(huán)境有明顯的污染，是水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要污染源之一。
洗滌劑的無(wú)磷化是環(huán)境保護(hù)的重要內(nèi)容。目前，替代三聚磷酸鈉的無(wú)磷洗滌劑助劑有4A沸石分子篩、水合偏硅酸鈉、層狀硅酸鹽、氮川三乙酸、檸檬酸鈉等多種材料，其中層狀二硅酸鈉是80年代末由德國(guó)Hoechst公司開(kāi)發(fā)的(U.S.Pat.No4,585,642,U.S.Pat.No4,820,439)，它的主要優(yōu)點(diǎn)是環(huán)境友好、鈣、鎂離子交換容量大、緩沖能力強(qiáng)、原料易得、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。從使用性能和生產(chǎn)成本等方面綜合比較，層狀二硅酸鈉優(yōu)于目前廣泛使用的無(wú)磷洗滌劑助劑4A沸石分子篩，是一種理想的無(wú)磷洗滌劑助劑。
目前洗衣粉生產(chǎn)主要采用高塔噴粉干燥法。在噴霧干燥之前，各種原料需在60-80℃的熱蒸餾水中研磨混合(需15-25分鐘)，在這個(gè)過(guò)程中，要求各種助份保持性質(zhì)穩(wěn)定。但在使用中發(fā)現(xiàn)(U.S.Pat.No4,950,310):δ-層狀二硅酸鈉與熱蒸餾水(65℃,30分鐘)混合后，晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為鈣、鎂離子交換容量較低的產(chǎn)品，失去了原有性能，嚴(yán)重影響了它在洗滌劑生產(chǎn)前配料中的使用。
本發(fā)明層狀二硅酸鈉及制備的目的在于為解決上述存在的問(wèn)題，將在δ-層狀二硅酸鈉的合成中，引入雜原子，有效地改善它在蒸餾水中的穩(wěn)定性。從而提供一種新型改性δ-層狀二硅酸鈉材料及其制備方法，成功地制備出在蒸餾水中高穩(wěn)定性的δ-層狀二硅酸鈉。
本發(fā)明層狀二硅酸鈉其特征在于是一種具有排列規(guī)則的二維層狀晶體結(jié)構(gòu)，在層狀硅酸鈉的晶體結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)SiO4四面體共用一個(gè)氧原子彼此互相連接形成帶負(fù)電荷的層，層與層之間由相互作用力較弱的陽(yáng)離子連接。有α、β、γ、δ等結(jié)構(gòu)的層狀二硅酸鈉，其中δ-層狀二硅酸鈉具有大的孔口尺寸，接近于圓形，故δ-層狀二硅酸鈉具有較好的鈣、鎂離子交換性能。
本發(fā)明層狀二硅酸鈉的制備，其特征在于，將在δ-層狀二硅酸鈉的合成中引入雜原子，其所述的雜原子化合物為雜原子的鹵代物、氧化物和硫酸鹽，指LiCl,KCl,MgCl2,CaCl2,FeCl3,ZrOCl2,AlCl3,NaAlO2,CaO,MgO,LiOH,K2O,K2SO4,MgSO4,Al2(SO4)3。
本發(fā)明所述的含雜原子的δ-層狀二硅酸鈉的合成是按下列步驟進(jìn)行的1．將鎳坩堝放在稀堿溶液中，在100℃下浸泡24小時(shí)，取出、洗凈、烘干。
2．先向鎳坩堝中加入一定量含雜原子的化合物(占固體產(chǎn)物總量的0.1％-5％)，然后加入液體水玻璃10ml攪拌均勻，進(jìn)入馬弗爐焙燒。焙燒溫度在550-780℃，焙燒時(shí)間在10min-180min。
本發(fā)明所述的含雜原子的δ-層狀二硅酸鈉穩(wěn)定性試驗(yàn)是按下列步驟進(jìn)行的將層狀二硅酸鈉與蒸餾水以1∶1的比例混合，攪拌均勻后，密閉放入80℃的恒溫水浴中，到設(shè)定時(shí)間迅速取出，在400℃的馬福爐中快速干燥后，用XRD檢測(cè)樣品的相對(duì)結(jié)晶度。
本發(fā)明所述的含雜原子的δ-層狀二硅酸鈉的鈣離子交換容量的測(cè)定方法如下移取50ml 0.05mol/lCaCl2溶液于500ml的容量瓶中定容，倒入1000ml的三口瓶中，滴加0.5mol/lNaOH溶液將pH值調(diào)到10左右。然后將三口瓶在35℃的恒溫水浴中恒溫至35±1℃，加入已稱(chēng)量好的試樣0.5g，在不斷攪拌下恒溫20分鐘后，立即過(guò)濾。然后用50ml的移液管吸取濾液50ml于250ml錐形瓶中，加入2.5mol/lNaOH溶液2ml和少許鈣指示劑，用0.01mol/l的EDTA溶液滴定至由酒紅色變?yōu)樘m色。計(jì)算方法如下E=100.08×(50×C0-10×Cl×VE)/m其中C0:CaCl2標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/l；C1:EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/l；VE所耗用EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，ml；m試樣的質(zhì)量，g。
本發(fā)明含雜原子的δ-層狀二硅酸鈉具有以下特點(diǎn)
1．原料易得，生產(chǎn)成本低，制備工藝簡(jiǎn)單。采用水玻璃和雜原子化合物直接混合，通過(guò)焙燒的方法得到產(chǎn)物。
2．在δ相層狀二硅酸鈉的合成中，摻雜雜原子后，能得到純度較高的δ相層狀二硅酸鈉。
3．該產(chǎn)品仍具有較好的鈣鎂離子交換能力；緩沖能力強(qiáng)；與其它洗滌劑組分有良好的相容性。
4．該產(chǎn)品在基本保持原有使用性能的基礎(chǔ)上，能夠有效地提高它在蒸餾水中的穩(wěn)定性。
取0.8毫升1mol/l的氫氧化鋰和10毫升水玻璃于鎳坩堝中，混合均勻，置于馬弗爐中加熱到720℃，恒溫30分鐘后取出。將產(chǎn)品與蒸餾水按1∶1的比例混合均勻，混合物在80℃下放置90分鐘，在400℃下干燥，用XRD檢測(cè)晶體結(jié)構(gòu)。結(jié)果見(jiàn)表權(quán)利要求
1.層狀二硅酸鈉其特征在于是一種具有排列規(guī)則的二維層狀晶體結(jié)構(gòu)的，在層狀硅酸鈉的晶體結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)SiO4四面體共用一個(gè)氧原子彼此互相連接形成帶負(fù)電荷的層，層與層之間由相互作用力較弱的陽(yáng)離子連接，有α、β、γ、δ等結(jié)構(gòu)的層狀二硅酸鈉，其中δ-層狀二硅酸鈉具有大的孔口尺寸，接近于圓形，故δ-層狀二硅酸鈉具有較好的鈣、鎂離子交換性能。
2.按照權(quán)利要求1所述的層狀二硅酸鈉的制備，其特征在于，將在δ-層狀二硅酸鈉的合成中引入雜原子，其雜原子化合物為雜原子的鹵代物、氧化物和硫酸鹽，指LiCl,KCl,MgCl2,CaCl2,FeCl3,ZrOCl2,AlCl3,NaAlO2,CaO,MgO,LiOH,K2O,K2SO4,MgSO4,Al2(SO4)3,其含雜原子的δ-層狀二硅酸鈉的合成是按下列步驟進(jìn)行的首先將鎳坩堝放在稀堿溶液中，在100℃下浸泡24小時(shí)，取出、洗凈、烘干，然后向鎳坩堝中加入一定量含雜原子的化合物，其含量占固體產(chǎn)物總量的0.1％-5％，接著加入液體水玻璃10ml攪拌均勻，進(jìn)入馬弗爐焙燒，焙燒溫度在550-780℃，焙燒時(shí)間在10min-180min。
全文摘要
一種層狀二硅酸鈉及制備屬于無(wú)機(jī)應(yīng)用材料領(lǐng)域,具體涉及一種作為無(wú)磷洗滌劑助劑的層狀二硅酸鈉材料及制備。其特征在于,在δ－層狀二硅酸鈉的合成中引入雜原子,其雜原子化合物為雜原子的鹵代物、氧化物和硫酸鹽,有效地改善它在蒸餾水中的穩(wěn)定性,成功地制備出在蒸餾水中高穩(wěn)定性的δ－層狀二硅酸鈉。解決了δ－層狀二硅酸鈉在洗滌劑生產(chǎn)前配料中不能使用的難題,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)C01B33/32GK1322674SQ01121390
公開(kāi)日2001年11月21日 申請(qǐng)日期2001年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月11日
發(fā)明者董晉湘, 徐紅, 杜志剛, 李晉平, 荊學(xué)珍 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)