用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]納米二氧化硅具有優(yōu)良的物理特性，廣泛應(yīng)用于電子封裝材料、高分子復(fù)合材料、塑料、涂料、橡膠、顏料、陶瓷、膠粘劑、玻璃鋼、藥物載體、化妝品及殺菌材料等領(lǐng)域，為傳統(tǒng)二氧化硅產(chǎn)品的應(yīng)用帶來劃時代的意義。但現(xiàn)有的納米二氧化硅粉體制備，主要通過硅酸鹽在酸性條件下生成的硅酸沉淀熱分解，目前，用作納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備過程中，存在硅酸沉淀顆粒尺寸大、粒度均勻性較差和操作技術(shù)復(fù)雜等問題，直接影響制備出的納米二氧化硅粉體顆粒尺寸及分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型的目的是提供一種用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
[0005]1、用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其組成部分主要包括:封閉式兩室電解槽、超聲裝置、電解電源、惰性陽極、惰性陰極、攪拌裝置和兩室的排氣管。所述的兩室電解槽是由離子交換膜有效分割開的封閉式兩室電解槽，所述的陽極室安裝在超聲裝置槽內(nèi)進行電解操作，所述的陽極室內(nèi)惰性陽極安裝在攪拌器上，所述惰性陰極安裝在陰極室內(nèi)，所述的電解電源連接兩極，所述的兩室的排氣管安裝在兩室的頂端。
[0006]2、所述的陽離子交換膜有效地將電解槽分割為陽極室和陰極室的兩室電解裝置，具有一定濃度的硅酸鈉溶液加入陽極室和具有一定濃度的氯化鈉溶液加入陰極室，在電解過程中，只允許陽離子由陽極室向陰極室進行定向運動，陽極室得到硅酸沉淀。
[0007]3、所述的惰性陽極安裝在攪拌裝置的攪拌槳端部，可隨攪拌器進行轉(zhuǎn)動，電極為具有網(wǎng)狀(多孔)結(jié)構(gòu)，在電解過程中惰性電極起到載體作用，其自身不損耗。
[0008]4、所述的陽極室安裝在超聲裝置槽內(nèi)，超聲作用方向平行于陽離子交換膜安裝方向，超聲裝置與電解槽之間傳遞介質(zhì)為去離子水。
[0009]5、所述的惰性陰極安裝在陰極室，在電解過程中惰性電極起到載體作用，其自身不損耗。
[0010]6、所述的直流電源正極連接到陽極，其負(fù)極連接到陰極，提供穩(wěn)定電流和控制電流的變化。
[0011]7、所述的排氣管分別安裝在封閉的陽極室和陰極室上部，收集電解過程中產(chǎn)生的氣體。
[0012]有益效果
[0013]1、本實用新型采用以陽離子交換膜為隔膜的封閉式兩室電解裝置，能夠保證陽極室電解沉淀過程的沉淀環(huán)境穩(wěn)定，有利于在陽極表面形成有利于硅酸形成的過飽和度，進而形成超細(xì)硅酸沉淀。
[0014]2、本實用新型采用裝在陽極室攪拌裝置上具有網(wǎng)狀(多孔)陽極，可隨攪拌器轉(zhuǎn)動，避免硅酸在陽極表面沉淀，將硅酸沉淀及時移出沉淀區(qū)域，避免在該區(qū)域沉淀顆粒間團聚；網(wǎng)狀(多孔)結(jié)構(gòu)可增加陽極表面積，有助于硅酸沉淀產(chǎn)量，同時減少轉(zhuǎn)動阻力，增加流體的湍動狀態(tài)，也可避免硅酸沉淀在陽極表面。
[0015]3、本實用新型采用陽極室安裝在超聲裝置槽內(nèi)，在超聲波強烈作用下，避免硅酸在陽極表面進行不斷沉積，增加沉淀顆粒的團聚，減小電解過程的電流阻力，同時有利于硅酸沉淀在溶液中高度分散。
[0016]4、本實用新型采用陽極表面電解電流密度可控，做到反應(yīng)程度可控，操作方便，網(wǎng)狀(多孔)陽極可增加反應(yīng)接觸面積，有利于在陽極表面硅酸過飽和度的形成，在亞穩(wěn)定狀態(tài)下有利于超細(xì)硅酸粉體形成；電解陽極室溶液的氫氧根離子可生成氧氣，在硅酸沉淀間起到空間阻隔作用，避免顆粒間團聚形成微米級顆粒沉淀物，從而形成顆粒尺寸大，顆粒尺寸分布不均的硅酸沉淀。
【附圖說明】
[0017]附圖1是實現(xiàn)本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0018]實施例1
[0019]用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其組成部分主要包括:封閉式兩室電解槽1、陰極室排氣管2、陰極室3、惰性陰極4、陽離子交換膜5、惰性陽極6、攪拌裝置7、超聲裝置8、陽極室9、陽極室排氣管10和電解電源11。所述的封閉式兩室電解槽I是由陽離子交換膜5有效分割開的封閉式兩室電解槽，所述的陽極室9安裝在超聲裝置8的槽內(nèi)進行電解操作，所述的陽極室9的惰性陽極6安裝在攪拌裝置7上，所述惰性陰極4安裝在陰極室3內(nèi)，所述的電解電源11的正極和負(fù)極分別連接電解槽的陽極和陰極兩極，所述的兩室的排氣管2和10安裝在陰極室3和陽極室9頂端。
[0020]實施例2
[0021]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的陽離子交換膜5有效地將封閉式兩室電解槽I分割為陰極室3和陽極室9的兩室電解裝置，在電解過程中，只允許陽離子由陽極室9向陰極室3進行定向運動，在陽極室9得到硅酸沉淀。
[0022]實施例3
[0023]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的惰性陽極6安裝在攪拌裝置7的攪拌槳端部，可隨攪拌槳進行轉(zhuǎn)動，陽極6為具有網(wǎng)狀(多孔)結(jié)構(gòu)，在電解過程中惰性電極起到載體作用，其自身不損耗。
[0024]實施例4
[0025]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的陽極室9安裝在超聲裝置8槽內(nèi)，超聲作用方向平行于陽離子交換膜5安裝方向，超聲裝置8與電解槽I之間傳遞介質(zhì)為去離子水。
[0026]實施例5
[0027]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的惰性陰極4安裝在陰極室3，在電解過程中惰性電極起到載體作用，其自身不損耗。
[0028]實施例6
[0029]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的電解電源11為直流電源，電解電源11的正極連接到陽極6，其負(fù)極連接到陰極4，提供穩(wěn)定電流和控制電流的變化。
[0030]實施例7
[0031]實施例1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，所述的兩室的排氣管2和10分別安裝在封閉的陰極室3和陽極室9上部，收集電解過程中產(chǎn)生的氣體。
【主權(quán)項】
1.用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其組成部分主要包括:封閉式兩室電解槽、超聲裝置、電解電源、惰性陽極、惰性陰極、攪拌裝置、兩室的排氣管和直流電源，其制備裝置特征如下:所述的兩室電解槽是由離子交換膜有效分割開的封閉式兩室電解槽，所述的陽極室安裝在超聲裝置槽內(nèi)進行電解操作，所述的陽極室內(nèi)惰性陽極安裝在攪拌裝置上，所述惰性陰極安裝在陰極室內(nèi)，所述的直流電源連接兩極，所述的兩室的排氣管分別安裝在兩室的頂端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:采用陽離子交換膜有效地將電解槽分割為陽極室和陰極室的兩室電解槽，具有一定濃度的硅酸鈉溶液加入陽極室和具有一定濃度的氯化鈉溶液加入陰極室，在電解過程中，只允許陽離子由陽極室向陰極室進行定向運動，陽極室得到硅酸沉淀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:惰性陽極為具有網(wǎng)狀(多孔)片狀結(jié)構(gòu)陽極，惰性陽極安裝在攪拌裝置的攪拌槳側(cè)端部，在電解過程中隨攪拌槳旋轉(zhuǎn)運動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:陽極室安裝在超聲裝置槽內(nèi)，超聲作用方向平行于陽離子交換膜安裝方向，超聲裝置與電解槽之間傳遞介質(zhì)為去離子水。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:惰性陰極安裝在陰極室，在電解過程中惰性電極起到載體作用，其自身不損耗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:電解電源為直流電源，電解電源正極連接到陽極，其負(fù)極連接到陰極，提供穩(wěn)定電流和控制電流的變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，其特征在于:在封閉的陽極室和陰極室上部分別安裝排氣管，收集電解過程中產(chǎn)生的氣體。
【專利摘要】用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料制備裝置，它涉及以陽離子交換膜為隔膜的封閉式兩室電解槽電解裝置，陽極室電解制備硅酸沉淀，通過過濾、洗滌、干燥和熱解，可以制備出納米二氧化硅粉體。本裝置組成部分主要包括：封閉式兩室電解槽1、陰極室排氣管2、陰極室3、惰性陰極4、離子交換膜5、惰性陽極6、攪拌裝置7、超聲裝置8、陽極室9、陽極室排氣管10和電解電源11。本實用新型裝置可解決用于制備納米二氧化硅粉體的硅酸原料的生產(chǎn)問題，利用本實用新型裝置制備的硅酸原料可解決制備納米二氧化硅粉體的顆粒尺寸較大、顆粒間易團聚、顆粒尺寸不均勻性和操作復(fù)雜等問題。
【IPC分類】C25B1-22, C25B9-10, C25B11-03, C25B9-00
【公開號】CN204491001
【申請?zhí)枴緾N201420869468
【發(fā)明人】景介輝, 徐秀梅, 宋志偉, 熊楚安, 吳大青, 吳捷
【申請人】黑龍江科技大學(xué)
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年12月18日