Bagaimana untuk mengelakkan pempolimeran atau gelation yang berlebihan semasa pengeluaran Modulus (m): 2.20-2.40 cecair kalium silikat ?
1. Ciri -ciri dan latar belakang aplikasi silikat kalium cecair
Sebagai kompaun silikon bukan organik yang penting, silikat kalium cecair memainkan peranan penting dalam banyak bidang kerana sifat kimianya yang unik. Mengambil silikat kalium cecair HLKL-1 yang dihasilkan oleh Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd sebagai contoh, modulusnya ialah 2.20-2.40. Ia mempunyai ciri -ciri ketelusan yang tinggi dan kealkalian yang kuat. Ia digunakan secara meluas dalam salutan bukan organik, baja potash, pemangkin, tampalan sabun, bahan refraktori dan bidang lain. Dalam proses pengeluaran, kunci untuk memastikan kualiti produk adalah untuk mengelakkan pempolimeran atau gelation yang berlebihan, yang bukan sahaja berkaitan dengan kestabilan prestasi produk, tetapi juga secara langsung mempengaruhi kecekapan pengeluaran dan daya saing pasaran perusahaan.
2. Prinsip asas pempolimeran dan gelation cecair silikat cecair
(I) Mekanisme tindak balas pempolimeran
Komponen utama silikat kalium cecair adalah kalium silikat (k₂o ・ nsio₂・ mh₂o), dan terdapat anion silikat kompleks dalam larutan akueus. Di bawah keadaan tertentu, anion ini akan menjalani pempolimeran melalui pembentukan ikatan silikon-oksigen (SI-O-Si) untuk membentuk polysilicates dengan tahap pempolimeran yang berbeza. Modulus (M) adalah penunjuk penting untuk mengukur nisbah jumlah silikon dioksida kepada kalium oksida dalam silikat kalium. Untuk silikat kalium cecair dengan modulus 2.20-2.40, tahap pempolimeran tetrahedron silikon-oksigennya berada pada tahap sederhana, dan kawalan tindak balas pempolimeran adalah penting.
(Ii) penyebab gelation
Gelation adalah hasil pempolimeran yang berlebihan. Apabila rantai molekul polysilicates terus berkembang dan silang silang untuk membentuk struktur rangkaian tiga dimensi, sistem akan berubah dari cecair ke gel. Proses ini biasanya dipengaruhi oleh gabungan faktor, termasuk suhu, kepekatan, nilai pH, kandungan kekotoran, dan keadaan kacau. Sebaik sahaja gelation berlaku, ketidakstabilan dan prestasi silikat kalium cecair akan dikurangkan dengan teruk, dan mungkin gagal memenuhi keperluan permohonan pelanggan.
3. Faktor utama yang mempengaruhi pempolimeran dan gelation semasa pengeluaran
(I) kesucian dan nisbah bahan mentah
Bahan mentah silikon dioksida: kesucian bahan mentah silikon dioksida (seperti pasir kuarza) yang digunakan untuk menghasilkan silikat kalium cecair secara langsung mempengaruhi kualiti produk. Jika bahan mentah mengandungi ion-ion kekotoran seperti besi, aluminium, dan kalsium, kekotoran ini boleh bertindak sebagai pemangkin atau pusat silang silang untuk tindak balas pempolimeran, mempercepat tindak balas pempolimeran, dan meningkatkan risiko gelation. Sebagai contoh, kandungan besi yang berlebihan (seperti lebih daripada 0.01%) akan mengurangkan kestabilan silikat kalium cecair. Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd dengan tegas mengawal kandungan besi ≤0.01% semasa proses pengeluaran berdasarkan pertimbangan ini.
Nisbah kalium oksida ke silikon dioksida: Kawalan tepat modulus adalah teras menghasilkan silikat kalium cecair yang berkelayakan. Pengiraan modulus didasarkan pada nisbah jumlah kalium oksida (K₂O) ke silikon dioksida (SIO₂). Sekiranya nisbah tidak tepat, baki caj tetrahedrons silikon-oksigen dalam sistem boleh dimusnahkan, dengan itu mendorong pempolimeran yang tidak normal. Semasa proses pengeluaran, pemeteran tepat dan kawalan tindak balas kimia diperlukan untuk memastikan bahawa modulus berada dalam julat sasaran 2.20-2.40.
(Ii) suhu dan masa tindak balas
Pengaruh suhu: suhu adalah faktor penting yang mempengaruhi kadar tindak balas pempolimeran. Meningkatkan suhu akan mempercepatkan kadar pergerakan molekul dan meningkatkan kemungkinan perlanggaran antara molekul reaktan, dengan itu mempercepatkan tindak balas pempolimeran. Dalam proses penyediaan silikat kalium cecair, jika suhu tinggi dan proses tindak balas tekanan tinggi diterima pakai, jika suhu tidak dikawal dengan betul, tindak balas pempolimeran mungkin tidak terkawal, dan polysilicates berat molekul yang tinggi dapat dihasilkan dengan cepat, dan bahkan gelation mungkin berlaku. Sebagai contoh, apabila suhu tindak balas melebihi 120 ° C, kadar tindak balas pempolimeran boleh meningkat dengan ketara, dan perhatian khusus harus dibayar kepada pemantauan masa nyata dan peraturan suhu.
Kawalan masa tindak balas: Masa tindak balas berkait rapat dengan tahap pempolimeran. Pada suhu tertentu, tahap pempolimeran secara beransur -ansur meningkat dengan lanjutan masa tindak balas. Sekiranya masa tindak balas terlalu panjang, rantaian molekul polysilicate akan terus berkembang dan akhirnya membentuk gel. Oleh itu, adalah perlu untuk menentukan masa tindak balas yang optimum melalui eksperimen untuk memastikan bahawa silika bertindak balas sepenuhnya sambil mengelakkan pempolimeran yang berlebihan. Untuk kalium cecair silikat dengan modulus 2.20-2.40, masa tindak balas biasanya perlu dikawal dalam lingkungan 8-12 jam. Masa tertentu perlu diselaraskan mengikut peralatan tindak balas dan ciri -ciri bahan mentah.
(Iii) Kepekatan penyelesaian dan nilai pH
Kesan kepekatan: Semakin tinggi kepekatan larutan silikat kalium cecair, semakin besar kepekatan anion silikat per unit jumlah, semakin besar kebarangkalian perlanggaran intermolecular, dan semakin cepat kadar reaksi pempolimeran. Apabila kepekatan melebihi ambang tertentu (seperti baume lebih besar daripada 46.0), kelikatan sistem meningkat dengan ketara, pemindahan massa dan kecekapan pemindahan haba berkurangan, dan mudah menyebabkan reaksi pempolimeran yang terlalu panas dan tidak sekata, yang seterusnya mencetuskan gelation. Tahap baume hlkl-1 cecair kalium silikat yang dihasilkan oleh Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd dikawal pada 44.0-46.0, yang berada dalam jarak kepekatan yang agak selamat, tetapi masih perlu untuk memberi perhatian kepada perubahan kepekatan semasa proses pengeluaran.
Peraturan nilai pH: Penyelesaian silikat kalium sangat alkali, dan nilai pH akan mempengaruhi bentuk kewujudan anion silikat. Di bawah keadaan pH yang tinggi, anion silikat terutamanya wujud dalam bentuk monomer atau oligomer, dan kadar tindak balas pempolimeran adalah perlahan; Apabila nilai pH berkurangan, tahap pemisahan silikat berkurangan, dan zarah koloid silikat mudah terbentuk. Zarah-zarah ini akan berfungsi sebagai teras tindak balas pempolimeran dan menggalakkan pembentukan dan silang silang polysilicate. Oleh itu, semasa proses pengeluaran, adalah perlu untuk mengekalkan nilai pH sistem yang stabil dengan menambahkan bahan alkali seperti kalium hidroksida. Secara amnya, nilai pH dikawal antara 12-13 untuk menghalang pempolimeran yang berlebihan.
(Iv) kesan pemindahan dan pemindahan massa
Pengadukan adalah cara penting untuk memastikan keseragaman sistem tindak balas. Dalam proses pengeluaran silikat kalium cecair, jika kacau tidak mencukupi, kepekatan bahan mentah, suhu dan nilai pH di kawasan tempatan mungkin tidak sekata, dengan itu menyebabkan pempolimeran yang berlebihan tempatan. Sebagai contoh, di sudut mati reaktor atau berhampiran paddle kacau, pengekalan bahan dan over-reaksi mungkin berlaku, membentuk teras gel dan secara beransur-ansur menyebar ke seluruh sistem. Oleh itu, adalah perlu untuk memilih jenis agitator yang sesuai dan kadar pengadukan untuk memastikan bahan -bahan dicampur sepenuhnya semasa proses tindak balas dan meningkatkan pemindahan massa dan kecekapan pemindahan haba. Pengaduk sauh atau pengaduk dayung biasanya digunakan, dan kadar kacau dikawal pada 30-60 rpm untuk mengimbangi kesan pencampuran dan penggunaan tenaga.
(V) kekotoran dan pemangkin
Sebagai tambahan kepada ion -ion kekotoran dalam bahan mentah, pilihan bahan peralatan pengeluaran juga akan memperkenalkan kekotoran. Sebagai contoh, jika reaktor diperbuat daripada keluli karbon biasa, di bawah keadaan alkali yang kuat, ion besi boleh membubarkan dan memasuki penyelesaian, mempercepatkan tindak balas pempolimeran. Oleh itu, keluli tahan karat atau reaktor enamel biasanya digunakan untuk mengurangkan pengenalan kekotoran. Di samping itu, ion logam tertentu (seperti ion natrium dan ion kalsium) boleh bertindak sebagai pemangkin untuk menggalakkan tindak balas pempolimeran dan perlu dikeluarkan sebanyak mungkin semasa prapreatment bahan mentah dan pengeluaran.
4. Langkah -langkah teknikal utama untuk mengelakkan pempolimeran atau gelation yang berlebihan
(I) pretreatment bahan mentah dan kawalan kualiti
Pilih bahan mentah yang berkuatkuasa tinggi: Pilih pasir kuarza dengan kandungan kekotoran yang rendah seperti besi dan aluminium sebagai bahan mentah silika, dan menjalankan analisis kimia yang ketat pada bahan mentah untuk memastikan kesucian mereka memenuhi keperluan pengeluaran. Pada masa yang sama, gunakan kalium berkualiti tinggi hidroksida atau kalium karbonat sebagai sumber kalium untuk mengelakkan pengenalan ion kekotoran.
Tepat mengawal nisbah bahan mentah: Gunakan peralatan pemeteran maju (seperti skala elektronik, meter aliran) untuk mengawal jumlah makan kalium oksida dan silikon dioksida dengan tepat untuk memastikan modulus berada dalam julat sasaran. Semasa proses pengeluaran, instrumen analisis dalam talian boleh digunakan untuk memantau modulus dan kepekatan penyelesaian dalam masa nyata, dan menyesuaikan nisbah bahan mentah dalam masa.
(Ii) Mengoptimumkan parameter proses tindak balas
Proses Kawalan Suhu Segmen: Gunakan strategi kawalan suhu bersegmen untuk meningkatkan suhu dengan sewajarnya (seperti 100-110 ℃) pada permulaan tindak balas untuk mempercepatkan pembubaran dan tindak balas pempolimeran awal silikon dioksida; Di peringkat pertengahan dan lewat tindak balas, secara beransur-ansur mengurangkan suhu (seperti 80-90 ℃) untuk melambatkan kadar tindak balas pempolimeran dan mengelakkan lebih banyak polimerisasi. Dengan cara ini, tahap pempolimeran boleh dikawal dengan lebih baik sambil memastikan kecekapan tindak balas.
Tegas mengawal masa tindak balas: Menurut ciri -ciri bahan mentah dan prestasi peralatan tindak balas, tetingkap masa tindak balas optimum ditentukan melalui eksperimen. Semasa proses pengeluaran, sediakan relay masa atau sistem kawalan automatik untuk memastikan bahawa masa tindak balas dikawal dengan tepat dan mengelakkan masa tindak balas yang berlebihan disebabkan oleh kesilapan operasi manusia.
Kepekatan penyelesaian kawalan dan nilai pH: Semasa proses tindak balas, kerap memantau ijazah Baume dan nilai pH penyelesaian, dan menyesuaikannya dengan menambahkan larutan air deionized atau kalium hidroksida. Apabila ijazah Baume dekat dengan had atas (46.0), tambahkan air berair untuk mencairkannya dalam masa; Apabila nilai pH lebih rendah daripada 12, tambahkan jumlah penyelesaian kalium hidroksida yang sesuai untuk mengekalkan persekitaran alkali sistem.
(Iii) menguatkan reka bentuk pengadukan dan peralatan
Mengoptimumkan sistem kacau: Menurut jumlah dan ciri -ciri bahan reaktor, pilih jenis dan kedudukan pemasangan yang sesuai dari agitator. Sebagai contoh, untuk reaktor besar, paddles pengadukan pelbagai lapisan atau penggabungan gabungan (seperti pengadil turbin pada lapisan atas dan peniaga anchor pada lapisan bawah) boleh digunakan untuk meningkatkan kesan pencampuran bahan-bahan di kawasan yang berbeza. Pada masa yang sama, kelajuan dan arah dayung kacau direka dengan munasabah untuk mengelakkan vorteks dan pengekalan bahan.
Meningkatkan struktur reaktor: Gunakan reka bentuk reaktor dengan dinding dalaman yang lancar dan tiada sudut mati untuk mengurangkan lekatan dan pengekalan bahan pada dinding reaktor. Sebagai contoh, bahagian bawah reaktor boleh direka untuk menjadi konik atau elips untuk memudahkan pelepasan dan pembersihan bahan; Tiub panduan ditetapkan dalam reaktor untuk membimbing arah aliran bahan dan meningkatkan keseragaman pencampuran.
Memperkenalkan getaran ultrasonik atau mekanikal: Semasa proses pengadukan, peranti getaran ultrasonik atau mekanikal boleh diperkenalkan untuk meningkatkan lagi kesan pencampuran dan pemindahan massa bahan melalui input tenaga. Gelombang ultrasonik boleh menghasilkan kesan peronggaan, memusnahkan aglomerat dan nukleus gel dalam bahan, dan menghalang tindak balas pempolimeran yang berlebihan; Getaran mekanikal boleh mengurangkan lekatan bahan ke dayung yang kacau dan dinding reaktor, dan meningkatkan keseragaman sistem tindak balas.
(Iv) Menambah penstabil dan inhibitor
Peranan penstabil: Menambah jumlah penstabil yang sesuai, seperti alkohol organik (metanol, etanol), poliol (etilena glikol, propilena glikol) atau polietilena glikol, kepada larutan silikat kalium cecair. Penstabil ini boleh membentuk ikatan hidrogen dengan anion silikat, menghalang pembentukan ikatan silikon-oksigen, dan dengan itu menghalang tindak balas pempolimeran. Jumlah penstabil ditambah biasanya 0.5% -2% daripada jisim penyelesaian, dan nisbah tambahan optimum perlu ditentukan melalui eksperimen.
Pemilihan inhibitor: Untuk silikat kalium cecair dengan modulus yang rendah (seperti M = 2.20-2.40), sedikit garam asid (seperti kalium dihydrogen fosfat, kalium bikarbonat) boleh ditambah sebagai perencat. Garam asid boleh meneutralkan beberapa ion hidroksida dan dengan sewajarnya mengurangkan nilai pH penyelesaian, tetapi jumlah penambahan mesti dikawal dengan ketat untuk mengelakkan pemendakan koloid silika kerana nilai pH yang terlalu rendah. Secara umumnya, jumlah garam asid yang ditambah tidak melebihi 0.1% daripada jisim kalium oksida dalam larutan.
(V) Pemantauan dan kawalan proses masa nyata
Teknologi Analisis Dalam Talian: Gunakan spektrometer inframerah dalam talian, viscometer dan instrumen analisis lain untuk memantau komposisi, kelikatan, tahap pempolimeran dan parameter lain sistem tindak balas dalam masa nyata. Sebagai contoh, spektroskopi inframerah dapat mengesan puncak penyerapan ciri ikatan silikon-oksigen dalam masa nyata untuk menentukan tahap pempolimeran; Viscometer dapat mencerminkan perubahan dalam ketidakstabilan penyelesaian dalam masa nyata. Apabila kelikatan meningkat secara tidak normal, langkah -langkah yang tepat pada masanya boleh diambil untuk menyesuaikan parameter proses.
Sistem Kawalan Automatik: Mewujudkan sistem kawalan automatik berdasarkan PLC (Pengawal Logik yang Boleh Diprogramkan) atau DCS (Sistem Kawalan Diagihkan), dan termasuk parameter proses utama seperti suhu, tekanan, kepekatan, nilai pH, kadar kacau, dan lain -lain ke dalam skop kawalan automatik. Melalui algoritma dan ambang kawalan pratetap, status operasi peranti pemanasan/penyejukan, pam pemakanan, agitator dan peralatan lain diselaraskan secara automatik untuk mencapai kawalan yang stabil terhadap proses pengeluaran dan mengurangkan kesan kesilapan operasi manusia terhadap kualiti produk.
(Vi) Pengurusan pasca pemprosesan dan penyimpanan
Penapisan dan penjelasan: Selepas tindak balas selesai, larutan silikat kalium cecair ditapis untuk menghilangkan zarah -zarah kekotoran yang tidak dapat diselesaikan dan zarah gel yang mungkin. Penapis plat dan bingkai, penapis sentrifugal atau peralatan penapisan membran boleh digunakan untuk memastikan ketelusan dan kesucian produk. Penyelesaian yang ditapis dapat dijelaskan lebih lanjut, seperti pemendapan statik atau menambah flocculants untuk menghilangkan bahan yang digantung kecil.
Kawalan Keadaan Penyimpanan: Cecair Potassium Silicate harus disimpan dalam tong plastik yang dimeteraikan atau tangki keluli tahan karat untuk mengelakkan sentuhan dengan udara. Persekitaran penyimpanan harus sejuk dan kering, dengan suhu yang dikawal dalam lingkungan 5-30 ℃, mengelakkan cahaya matahari langsung dan persekitaran suhu tinggi. Semasa penyimpanan, kualiti produk sentiasa diperiksa. Sekiranya terdapat tanda -tanda gelation, ia perlu diproses atau dibatalkan dalam masa untuk mengelakkan produk yang tidak layak memasuki pasaran.
5. Pengalaman Praktikal
Tongxiang Hengli Chemical Co., Ltd, sebagai pengeluar profesional produk silikon anorganik, telah mengumpulkan pengalaman yang kaya dalam proses pengeluaran kalium cecair silikat. Syarikat sentiasa memberi perhatian kepada kawalan kualiti produk, dan telah menubuhkan sistem pengurusan kualiti lengkap dengan memperkenalkan peralatan pengeluaran dan instrumen ujian lanjutan. Dari segi mengelakkan pempolimeran yang berlebihan atau gelation silikat kalium cecair, syarikat telah mengambil langkah -langkah berikut:
Kawalan bahan mentah yang ketat: Pilih pasir kuarza yang tinggi dan kalium hidroksida sebagai bahan mentah, dan mewujudkan hubungan koperasi jangka panjang dengan pembekal berkualiti tinggi untuk memastikan kestabilan kualiti bahan mentah. Pada masa yang sama, setiap kumpulan bahan mentah diperiksa dengan ketat sebelum memasuki kilang untuk mengelakkan bahan mentah yang tidak layak daripada dimasukkan ke dalam pengeluaran.
Proses pengeluaran yang dioptimumkan: Proses tindak balas kawalan suhu bersegmentasi sendiri dan sistem pengadukan yang cekap digunakan untuk mencapai kawalan tepat terhadap tindak balas pempolimeran. Melalui pengoptimuman proses bertahun-tahun, syarikat dapat menghasilkan produk silikat kalium cecair dengan modulus 2.20-2.40 dan prestasi yang sangat baik.
Kaedah ujian yang sempurna: Dilengkapi dengan instrumen analisis kimia maju dan peralatan ujian prestasi fizikal, setiap pautan dalam proses pengeluaran dipantau dan dianalisis dalam masa nyata. Sebagai contoh, dengan mengukur ijazah Baume, ketumpatan, kandungan silika, kandungan potassium oksida dan penunjuk lain penyelesaian, parameter proses boleh diselaraskan dalam masa untuk memastikan kualiti produk memenuhi keperluan standard.
Penyelesaian yang diperibadikan: Mengikut keperluan pelanggan yang berbeza, syarikat itu dapat menyediakan produk dan penyelesaian silikat kalium cecair yang disesuaikan. Dalam proses berkomunikasi dengan pelanggan, kakitangan teknikal syarikat akan memahami sepenuhnya senario aplikasi pelanggan dan keperluan prestasi, mengesyorkan model produk yang sesuai kepada pelanggan, dan memberikan sokongan teknikal profesional untuk membantu pelanggan menyelesaikan masalah yang dihadapi semasa penggunaan.
