方案中，增加的固 體膠體用于造紙過程并且沒有任何有效性的損失。例如，在添加或不添加促凝劑的情況下 增加的固體膠體可與聚合物絮凝劑和/或陽離子淀粉結(jié)合使用作為助留助濾程序的一部 分而無有效性的任何損失或不想要的副作用。 實(shí)施例
[0052] 參照以下實(shí)施例可更好地理解上述內(nèi)容，示出所述實(shí)施例的目的在于舉例說明， 而不旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0053] 根據(jù)基于樹脂的形成過程產(chǎn)生了多種膠體二氧化硅樣品。測量了樣品的多種性 質(zhì)。S值、表面積和固體％是用于預(yù)測樣品在工業(yè)應(yīng)用中的有效性的代表。樣品來源于可商 購膠體二氧化硅（Nalco公司Naperville，IL的P0SITEK8699)并且根據(jù)以下處理方案之 一進(jìn)行改性。
[0054] I)未改性
[0055] II)添加陽離子樹脂以降低電導(dǎo)率
[0056] III)應(yīng)用超濾
[0057] IV)應(yīng)用滲濾（Di-filtration) 〇
[0058] 以下列出了這些樣品的性質(zhì)。
[0059] 表 1
[0060]
[0061] 這些膠體的穩(wěn)定性如下：
[0062] 表 2
[0063]
[0064] 數(shù)據(jù)表明，膠體中的初始電荷可變性導(dǎo)致了膠體不同的初始值和穩(wěn)定性。還表明， 使用陽離子樹脂可免除一些基于電荷的膠體穩(wěn)定性問題，但是這是以膠體的期望性質(zhì)為代 價(jià)的。然而，樣品8-IV顯示出當(dāng)恰當(dāng)使用滲濾時(shí)，可實(shí)現(xiàn)這樣的平衡，其中可實(shí)現(xiàn)對穩(wěn)定性 的基于電荷的效果而不犧牲期望的膠體性質(zhì)。
[0065] 使用闡明了膠體穩(wěn)定性（通過粘度）的本發(fā)明方法產(chǎn)生了多種其他膠體。這些樣 品證明，雜質(zhì)的部分移除通過不顯著增加粘度而不使膠體穩(wěn)定性顯著降低，但是移除太多 使得粘度因?yàn)檩^大的硅烷醇-硅烷醇相互作用而顯著增加。
[0066] 用于制備高固體膠體二氧化硅的儀器由60加侖的夾套不銹鋼反應(yīng)器容器、具有 PVDF膜的PCT超濾單元構(gòu)成。將2541b.標(biāo)準(zhǔn)商用二氧化硅Nalco8699裝入60加侖反應(yīng) 器中，然后加入2541b.軟水（電導(dǎo)率為~260yS/cm)?；旌戏磻?yīng)器內(nèi)容物，加熱稀釋的溶 液至100°F，然后打開超濾環(huán)閥，使溶液再循環(huán)通過超濾單元。在整個(gè)過程中使栗出口壓 力維持在IOOpsi至llOpsi。隨著二氧化娃溶液濃縮，測量超濾單元滲透物的流量、質(zhì)量和 電導(dǎo)率以評估二氧化硅固體。
[0067] 當(dāng)溶液活性物質(zhì)達(dá)到~15. 0 %時(shí)停止超濾。將額外的1281b.軟水裝入反應(yīng)器中， 使二氧化硅濃度降低至~1〇.〇%?；旌戏磻?yīng)器內(nèi)容物，加熱至1〇〇°F，然后使其與前段相 同地再循環(huán)通過超濾單元，目的是將二氧化硅溶液濃縮至~21.0%活性物質(zhì)。使栗出口壓 力維持在IOOpsi至llOpsi。在整個(gè)滲濾過程期間的選定時(shí)間收集二氧化硅溶液等分試樣。 表征樣品的pH、電導(dǎo)率、比重、Brookfield粘度和固體百分比。
[0068] 表 3
[0069]
[0070] 然后進(jìn)行相同工序以實(shí)現(xiàn)滲濾而不改變第一稀釋-濃縮步驟。將2531b.軟水裝入 反應(yīng)器中代替實(shí)施例1中的1281b.用于第二次稀釋，并且當(dāng)溶液活性物質(zhì)達(dá)到~15. 0%時(shí) 停止超濾。將額外的1381b.軟水裝入反應(yīng)器中用于第三次稀釋，使二氧化硅濃度降低至~ 10.0%?；旌戏磻?yīng)器內(nèi)容物，加熱至100°F，然后使其再循環(huán)通過超濾單元，目的是將二氧 化硅溶液濃縮至~21. 0%活性物質(zhì)。使栗出口壓力維持在IOOpsi至llOpsi。
[0071] 在整個(gè)滲濾過程期間的選定時(shí)間收集二氧化硅溶液等分試樣。表征樣品的pH、電 導(dǎo)率、比重、Brookfield粘度和固體百分比。
[0072] 表 4
[0073]
[0074] 進(jìn)行相同工序以實(shí)現(xiàn)滲濾而不改變兩步稀釋-濃縮步驟，不同之處在于用去離子 水（<IyS/cm)替換軟水。
[0075] 表 5
[0076]
[0077] 雖然本發(fā)明可以以多種不同的形式來實(shí)現(xiàn)，但是在附圖中示出并在本文中詳細(xì)描 述了本發(fā)明的具體優(yōu)選實(shí)施方案。本公開內(nèi)容是本發(fā)明原理的例證，并且不旨在將本發(fā)明 限制于所舉例說明的特定實(shí)施方案。所有的專利、專利申請、科技論文和本文提及的任何其 他參考文獻(xiàn)都通過引用整體并入本文。此外，本發(fā)明涵蓋本文所述且并入本文的多個(gè)實(shí)施 方案的一些或所有的任意可能組合。
[0078] 以絕對術(shù)語或近似術(shù)語給出的任何范圍都旨在涵蓋二者，并且本文使用的任何定 義都旨在說明而非限制。本文所公開的所有范圍和參數(shù)應(yīng)理解為涵蓋其中包括的任何和所 有子范圍（包括所有分?jǐn)?shù)和整數(shù)）以及端點(diǎn)之間的每個(gè)數(shù)字。例如，"1至10"的規(guī)定范圍 應(yīng)理解為包括最小值1與最大值10之間的任何和所有子范圍（并且包括最小值1和最大 值10);即，開始于最小值1或更大（例如，1至6. 1)，結(jié)束于最大值10或更小（例如，2. 3 至9. 4、3至8、4至7)的所有子范圍，并且最終每個(gè)數(shù)字1、2、3、4、5、6、7、8、9和10包括在 該范圍中。盡管闡述本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但盡可能精確地報(bào)道了 在特定實(shí)施例中闡述的數(shù)值。然而，任何數(shù)值固有地包含一定的誤差，其不可避免地來自存 在于其各自的試驗(yàn)測量中的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
[0079] 以上公開內(nèi)容旨在說明而非窮舉。本說明書向本領(lǐng)域普通技術(shù)人員建議了多種變 型和替代方案。所有的這些替代方案和變型旨在包括在權(quán)利要求的范圍中，其中術(shù)語"包 含"意指"包括但不限于"。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到本文所述的具體實(shí)施方案的其他等同 方案，所述等同方案也旨在涵蓋在權(quán)利要求中。
[0080] 這完成了對本發(fā)明的優(yōu)選和替代實(shí)施方案的描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可認(rèn)識到本 文所述的具體實(shí)施方案的其他等同方案，所述等同方案也旨在涵蓋在本文所附的權(quán)利要求 中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于改善膠體二氧化硅的性能的方法，所述方法包括以下步驟： 提供膠體二氧化硅，以及 從所述膠體二氧化硅中分離雜質(zhì)顆粒，其中進(jìn)行所述分離至使得雜質(zhì)顆粒與分散相顆 粒上的硅烷醇基團(tuán)之間引起交聯(lián)的相互作用減少的程度，但不至使得硅烷醇基團(tuán)之間引起 交聯(lián)的相互作用增加的程度，所述分離使所述膠體的所述分散相顆粒的顆粒尺寸增加至少 5%而不損害所述膠體的S值或穩(wěn)定性。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膠體應(yīng)用于造紙系統(tǒng)并且在其應(yīng)用中與未經(jīng) 歷所述分離的類似膠體至少同樣有效。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中經(jīng)分離的顆粒是在基于尾料或樹脂的形成過程期 間引入到所述膠體中的顆粒。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膠體的所述分散相顆粒的表面積為約700m2/ g至約1100m 2/g，并且所述膠體的SiO2固體含量重量百分比為至少15。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述分離使用稀釋過濾過程完成，在所述稀釋過 濾過程中所述過濾至少部分為超濾。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述稀釋與所述過濾在不同的時(shí)間發(fā)生。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述稀釋與所述過濾的時(shí)間至少部分重疊。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述稀釋的速率使得流體在所述過濾過程中以不 比所述帶電顆粒從膠體滴中解離的凈速率快的凈速率通過過濾器。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述過程包括重復(fù)稀釋然后過濾所述膠體，所述 稀釋的特征在于使固體％減少所述過程開始時(shí)存在的固體％的30%至80%;除最后的過濾 步驟之外，所述過濾包括使固體％恢復(fù)至所述過程開始時(shí)存在的固體％的10%至60%之 內(nèi)。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在所述流體通過所述過濾器的速率減慢之前不 開始稀釋。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述膠體作為助留助濾程序的一部分應(yīng)用于造 紙過程并且在添加或不添加促凝劑的情況下與聚合物絮凝劑和/或陽離子淀粉結(jié)合使用， 并且當(dāng)與未經(jīng)歷所述分離的類似膠體相比時(shí)，沒有有效性的損失或不期望的副作用。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述雜質(zhì)顆粒移除的程度通過使其與所述膠體 的電導(dǎo)率變化的測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)來測量。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中進(jìn)行所述雜質(zhì)顆粒的分離直至膠體體系的電導(dǎo) 率為 4000 y S/cm 至 7000 y S/cm 為止。14. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述雜質(zhì)顆粒至少部分是帶電顆粒。
【專利摘要】本發(fā)明提供了用于改善膠體二氧化硅的有效性的方法。所述方法包括從膠體中移除足夠的帶電雜質(zhì)以防止帶電顆粒使膠體變?yōu)檎承阅z。然而所述方法還包括不移除太多的帶電顆粒使得二氧化硅材料不會(huì)通過與自身交聯(lián)而凝膠化。因?yàn)檎J(rèn)識到在膠體形成期間聚集的材料確實(shí)表現(xiàn)出重要功能，但是其在較低濃度下可表現(xiàn)得更好，所以該方法是相當(dāng)有效的。
【IPC分類】C01B33/14
【公開號】CN105008279
【申請?zhí)枴緾N201480012410
【發(fā)明人】簡·B·翁欣, 陳跖, 丹尼斯·麥克唐納, 羅納德·S·多勒斯, 白雯, 小雷蒙德·D·米勒
【申請人】藝康美國股份有限公司
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2014年2月9日
【公告號】CA2896661A1, US20140251565, WO2014137539A1