Способ нейтрализации суспензии цеолита NaA, используемого для получения моющих средств

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ СУСПЕНЗИИ ЦЕОЛИТА ,ИСПОЛЬЗУЕМОГО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МОЮЩИХ СРЕДСТВ(71) Заявитель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(72) Авторы Ещенко Людмила Семеновна Кулешова Светлана Ивановна Жук Галина Михайловна Байрачная Инна Михайловна(73) Патентообладатель Учреждение образования Белорусский государственный технологический университет(57) Способ нейтрализации суспензии цеолита , используемого для получения моющих средств, включающий смешение осадка цеолита после его отделения от маточного раствора с раствором фосфорной кислоты для частичной нейтрализации щелочи, отличающийся тем, что используют раствор фосфорной кислоты концентрации 1,0-5,0 мас.при мольном отношении 34, равном 3,0-3,5.(56)4732880 , 1988.0175090 1, 1986.63021215 , 1988.10033980 , 1998.5723428 , 1998.2412838 2, 1980. Изобретение относится к производству цеолита , в частности к нейтрализации суспензии цеолита , используемого в химической промышленности при производстве моющих средств, адсорбентов и катализаторов. В процессе производства цеолитапосле завершения стадии кристаллизации образуется суспензия цеолитав маточном растворе, содержащем до 120-130 г/дм 3 свободной щелочи. Показатель рН такой суспензии, как правило, превышает 13,5 ед., что недопустимо при использовании ее в качестве основы для получения цеолитового компонента . Снижение рН суспензии осуществляют двумя методами отделением осадка от жидкой фазы с последующей промывкой либо нейтрализацией части свободной щелочи. В первом случае образуются большие объемы щелочных стоков, сброс которых в канализацию нежелателен. Возврат промывных вод в технологический процесс возможен,но требует больших энергетических затрат и дополнительных капиталовложений. 6070 1 Известны способы нейтрализации суспензии цеолитарастворами органических и неорганических кислот. Однако применение концентрированных растворов сильных кислот способно привести к разрушению структуры цеолита 1. Известен способ нейтрализации суспензии цеолита , согласно которому в качестве нейтрализующего агента используется слабая угольная кислота 2. Раствор угольной кислоты получают путем пропускания нейтрализующего агента, представляющего собой диоксид углерода, через суспензию цеолита. Нейтрализация щелочи угольной кислотой осуществляется при барботировании диоксида углерода через суспензию, получаемую смешением осадка цеолита с водой из расчета 1,39 кг С 2 на 0,55 кг 2, находящегося в жидкой фазе. Недостатками известного способа являются возможность колебаний в широких пределах концентрации угольной кислоты в суспензии цеолита, связанных с несовершенством подачи СО 2 и, следовательно, изменения химического состояния конечного продукта(что может вызвать разрушение структуры цеолита или наличие избытка угольной кислоты в суспензии, что приведет к снижению рН суспензии) необходимость применения дорогостоящего оборудования для приема, хранения и дозирования СО 2. Известен также способ, в основе которого лежит нейтрализация суспензии цеолитаугольной кислотой, однако в качестве нейтрализующего агента используют дымовые газы различного происхождения, в том числе и газы, выходящие из распылительной сушилки производства моющих средств, но при обязательном содержании в них диоксида углерода в количестве 6-123. Сущность известного способа заключается в следующем осадок цеолитапосле отделения от маточного раствора смешивают с водой и подают в пульсационную колонну, через которую путем непрерывной продувки пропускают дымовые газы при объемном соотношении газа и суспензии 1(2-4). Недостатками известного способа нейтрализации суспензии цеолита являются загрязнение конечного продукта - цеолита- соединениями, содержащимися в дымовых газах (серо-, углерод-, азотсодержащими), способными адсорбироваться цеолитом либо вступать во взаимодействие со щелочью и переходить далее в синтетические моющие средства, что может оказать отрицательное влияние на процесс стирки и структуру ткани сложность дозирования расчетного количества 2 (объема дымовых газов на единицу объема суспензии цеолита) необходимость применения специальных пульсационных колонн для обеспечения развитой поверхности жидкой фазы повышенный расход электроэнергии, связанный с применением системы насосов и газодувок для подачи суспензии и дымовых газов. Задачей настоящего изобретения является упрощение способа нейтрализации суспензии цеолита и улучшение качества получаемого продукта. Поставленная задача решается тем, что для нейтрализации суспензии цеолита ,используемого для получения моющих средств, служит раствор фосфорной кислоты с массовой долей Н 3 РО 4 1,0-5,0 , который смешивают с осадком цеолита после отделения его от маточного раствора при мольном соотношении Н 3 РО 4(3-3,5)1. Сущность предлагаемого способа заключается в следующем полученную по традиционной технологии суспензию цеолитанаправляют на стадию отделения цеолита от маточного раствора фильтрацией с помощью вакуум-фильтра. Маточный раствор, отделенный при фильтрации, собирается и используется при приготовлении исходного реакционного геля, а отфильтрованный осадок цеолита (влажность 45-47 ) смешивают с водным раствором фосфорной кислоты с массовой долей Н 3 РО 4 1,0-5,0 при мольном отношении гидроксида натрия, содержащегося в осадке цеолита, к фосфорной кислоте,равном 3,0-3,5 (расход кислоты рассчитывают исходя из содержанияв осадке цеолита) с последующей сушкой продукта. Существенными признаками заявляемого способа нейтрализации суспензии цеолитаявляются природа нейтрализующего агента, его концентрация и расход, выражен 2 6070 1 ный как мольное отношение Н 3 РО 4 к , содержащемуся в осадке цеолитапосле его отделения от маточного раствора. В качестве нейтрализующего агента предложена фосфорная кислота, выбор которой обусловлен следующим при взаимодействии фосфорной кислоты собразуются фосфаты натрия, которые, как известно 4, проявляют высокую эффективность в процессах устранения жесткости воды. С этой целью их применяют в составе синтетических моющих средств (доля фосфатов натрия вможет составлять до 40 ). Таким образом, заявляемый способ нейтрализации , содержащегося во влажном осадке цеолита, дает возможность получить фосфорсодержащий цеолит и тем самым увеличить его эффективность как компонента , так как в этом случае устранение жесткости воды будет протекать как за счет ионообменных свойств цеолита, так и комплексообразующих свойств фосфата натрия. Согласно заявляемому способу, оптимальная концентрация Н 3 Р 4, используемой для нейтрализациив осадке цеолита, составляет 1,0-5,0 . При использовании Н 3 РО 4 с концентрацией выше 5,0 может происходить разрушение структуры цеолита, что подтверждается данными рентгенофазового анализа. При концентрации Н 3 РО 4 ниже 1,0 увеличивается масса раствора Н 3 РО 4 на единицу массы осадка цеолитаи, следовательно, увеличиваются энергетические затраты на сушку нейтрализованного цеолита . Мольное соотношение Н 3 РО 4, составляющее (3,0-3,5)1,0, является оптимальным с точки зрения частичной нейтрализациии достижения при этом значения рН суспензии 10,4-10,5. Увеличение или уменьшение расхода фосфорной кислоты сопровождается понижением или повышением рН суспензии цеолита, что ограничивает ее применение как компонента . Изобретение поясняется примерами. Пример 1. К 10 г влажного осадка цеолита, содержащего 46,9 Н 2 О и 2,5, добавляют 1,0 -й раствор фосфорной кислоты до достижения рН суспензии 10,5 (мольное соотношение Н 3 РО 43,251) с последующей сушкой продукта. Согласно данным рентгенофазового анализа, продукт представляет собой цеолит . Катионообменная емкость, измеренная при 20 С, составляет по СаО - 179,8 мг/ г, по- 25,8 мг/г. Пример 2. Нейтрализацию проводят аналогично примеру 1, но к цеолиту добавляют 1,5 -й раствор Н 3 РО 4. Катионообменная емкость цеолитасоставляет по СаО - 177,3 мг/ г, по- 22,4 мг/г. Пример 3. То же, что в примере 1, но суспензию цеолита обрабатывают 2,0 -м раствором Н 3 РО 4. Катионообменная емкость цеолитапо СаО - 177,8 мг/г, по- 26,6 мг/г. Пример 4. То же, что в примере 1, но суспензию цеолита обрабатывают 2,5 -м раствором Н 3 РО 4. Катионообменная емкость цеолитапо СаО -180,0 мг/г, по- 20,3 мг/г. Пример 5. То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 3,0 -й раствор Н 3 РО 4. Катионообменная емкость цеолитапо СаО - 173,6 мг/ г, по- 22,7 мг/г. Пример 6. То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 5,0 -й раствор Н 3 РО 4. Катионообменная емкость цеолитапо СаО - 169,8 мг/ г, по- 20,9 мг/г. Пример 7. То же, что в примере 1, но к цеолиту добавляют 7,0 -й раствор Н 3 РО 4. Катионообменная емкость продукта составляет по СаО -155,4 мг/г, по- 18,9 мг/г. Рентгенофазовый анализ показывает присутствие наряду саморфной фазы. 6070 1 Как видно из приведенных примеров, осуществление способа в указанных пределах параметров позволяет частично нейтрализовать суспензию цеолита до рН 10,5 и получить в дальнейшем цеолит с высокой ионообменной способностью. Результаты частичной нейтрализации суспензии цеолитараствором фосфорной кислоты приведены в таблице. Результаты частичной нейтрализации суспензии цеолитараствором фосфорной кислоты Анализ образцов КонценКатионообменная емкость приобразца трация Рентгенофа- Содержание Р 25 в 20 С, мг/г Н 3 Р 4,зовый анализ продукте,по СаО по 1 (по про 170,5 19,9 тотипу) 2 1,0 3,7 179,8 25,8 3 1,5 4,1 177,3 22,4 4 2,0 4,8 177,8 26,6 5 2,5 5,2 180,0 20,3 6 3,0 5,7 173,6 22,7 7 5,0 7,0 169,8 20,9 8 аморф 7,0 10,8 155,4 18,9 ная фаза Предлагаемый способ нейтрализации суспензии цеолитахарактеризуется следующими положительными сторонами простота и технологичность процесса нейтрализации возможность применения распространенного простого по устройству стандартного оборудования для нейтрализации избыточной щелочи возможность получения нового вида цеолита (фосфорсодержащего), применение которого в составепозволит еще в большей степени сократить применение дорогого и экологически опасного триполифосфата натрия. Применение заявляемого технического решения позволит достичь более высокой степени умягчения воды получить цеолит, обладающий высокой катионообменной емкостью как по СаО, так и пообогатить цеолитсодержащий компонент фосфатом натрия. Источники информации 1. Брек Д. Цеолитовые молекулярные сита. - М. Мир, 1976. - С. 781. 2. Неакц. заявка ФРГ 2412838, МПК С 11 3/08, 1980. 3. Пат. России 2067533, МПК С 01 В 39/02, 1996 (прототип). 4. Основы химической технологии / Под ред. И.П. Мухленова. -М. Высшая школа,1991. - С. 464. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4