层状结晶二硅酸钠工业化生产技术研究

摘要

三聚磷酸钠是性能优良的合成洗涤剂助剂，但它是封闭或半封闭水体富营养化的原因之一，寻找其替代品已成为一个热点课题。目前所用的无磷替代品主要是4A沸石和偏硅酸钠，由于它们各自的缺陷而影响其广泛应用。层状结晶二硅酸钠具有优良的阳离子脱除能力、pH缓冲能力和抗再沉积能力，并且与其它洗涤剂配伍性能好，因此被认为是最有发展前景的优良洗涤助剂。
　　 本课题联合国内著名的层状结晶二硅酸钠研究单位，以液体水玻璃经喷雾干燥所得的速溶二硅酸钠为原料，采用“三步法”合成工艺(指喷雾干燥、脱水和物性调整和高温结晶)合成了层状结晶二硅酸钠；研究了脱水温度、脱水时间、结晶温度和结晶时间对合成层状结晶二硅酸钠的影响，探索出了“三步法”合成层状结晶二硅酸钠的最佳工艺条件。
　　 “三步法”合成层状结晶二硅酸钠的最佳工艺条件是：物性调整温度300℃；物性调整时间15min(调质二硅酸钠水含量6％)；结晶温度740℃；结晶时间60min。研究结果表明：调质二硅酸钠结晶出层状结晶二硅酸钠的钙离子交换能力(以CaCO3计)达到了316mg/g，比直接结晶高出了10.1％；低温区640～700℃之间，有β-层状结晶二硅酸钠生成；高温区760～800℃，有α-层状结晶二硅酸钠生成；δ-层状结晶二硅酸钠的最佳生成温度在720～760℃之间；结晶80min之后，层状结晶二硅酸钠钙离子交换能力出现了明显地下降。
　　 采用改进“三步法”工艺(指喷雾干燥、物性调整与粉磨和高温结晶)研究了视密度与粉磨位置和层状结晶二硅酸钠结晶参数的关系。研究结果表明：直接粉磨调质二硅酸钠，视密度提升更快；团聚的产生对结晶是不利的，结晶时易产生钙离子交换能力偏低的α-和β-层状结晶二硅酸钠；最佳工艺路线应是喷雾干燥、脱水和物性调整、粉磨和高温结晶；调质二硅酸钠粉磨之后，活性得到了提高，结晶参数也有所下降：结晶温度降低到了720℃；结晶时间减少到了40min。