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水玻璃即硅酸鈉,俗稱泡花 堿,是一種水溶性硅酸鹽,其水溶液俗稱水玻璃,是一種礦黏合劑。其化學(xué)式為R2O·nSiO2,式中R2O為堿金屬氧化物,n為二氧化硅與堿金屬氧化物摩爾數(shù)的比值,稱為水玻璃的摩數(shù)。建筑上常用的水玻璃是硅酸鈉的水溶液。(Na2O·nSiO2)
上游原料:1,4-萘醌、純堿、二氧化硅、硅膠、硅砂、硫酸、硫酸鈉、煤、燒堿、碳酸鈉、重油
下游產(chǎn)品:膏狀氣刀涂料高嶺土、填料高嶺土、粉狀速溶硅酸鈉、改性硅酸鈉、硅酸鋰、偏硅酸鈉、偏硅酸鈉(五水)、二氧化硅、聚乙烯醇水玻璃內(nèi)墻涂料、內(nèi)外墻涂料、鉻酸鉛、硅酸鈉、肥皂、合成洗衣粉、洗衣膏
水玻璃的質(zhì)量直接關(guān)系其后續(xù)產(chǎn)品(如白碳黑、硅膠等)的品質(zhì),提高水玻璃的澄明度對提高其后續(xù)產(chǎn)品質(zhì)量可起極重要的作用。
水玻璃通常非?;鞚?,粘度較大,雜質(zhì)較多,采用傳統(tǒng)的過濾材質(zhì),如各種濾布、濾網(wǎng)、濾氈或深層分散濾材(如石英砂、無煙煤、纖維球或纖維層等),均遇到再生清洗麻煩,或過濾效率不穩(wěn)定等弊病。目前國內(nèi)許多廠家生產(chǎn)的水玻璃的濁度非常高,傳統(tǒng)的過濾材質(zhì)難以有效解決,必須找到新的高效率精密過濾技術(shù),提高產(chǎn)品的澄明度,方能確保后續(xù)產(chǎn)品的質(zhì)量。
一. 高分子精密微孔過濾技術(shù)的主要特點:
1. 過濾效率高:可過濾0.5μm以上的微粒,過濾效率非常高,對水與水溶液類液體,0.5μm微粒的過濾效率接近100%,0.3μm的微粒也可大部分被濾住。
2. 濾餅效率高:由于微孔過濾管是剛性,機械強度比較好,采用0.6Mpa的壓縮氣體反吹法,可將微孔管外表面的較干濾餅很輕便地反吹卸除,排渣效率很高。
3. 效率高:采用“氣—水混合流反吹法”可將堵塞在微孔管內(nèi)的微粒絕大部分反吹出來,再生效率很高,使微孔過濾管能長期連續(xù)使用,使用期至少一年,一般可達(dá)二至三年。
4. 腐蝕性能高:可耐酸(除非98%濃硫酸)、耐堿、鹽及70℃以下絕大部分有幾溶劑。
5. 微孔過濾機結(jié)構(gòu)比較簡單,操作機械化程度高安裝維修與維護輕便。
主要缺點:微孔過濾管耐溫不高,其中微孔PE管不超過80℃,微孔PA管不 110℃。
二. 水玻璃的精密微孔過濾試驗:
做了一系列的精密微孔過濾試驗,以觀察在不同條件下濾液濁度與濾速的變化。
(一) 試驗一:要求濾液在3NTU左右的試驗。
原料來源:取自上海某某化工廠的水玻璃商品。
原精濁度:47.5NTU No.1試驗條件:
微孔過濾管型號:PSIT 過濾面積:77.6cm 2
試驗料液:原料液以水稀釋5倍,濁度為13.8NTU。
過濾溫度:常溫(粘度為3.25厘泊),PH值:>11。
過濾壓差:0.015~0.025Mpa,試驗結(jié)果見表一
表一、水玻璃的精密微孔過濾試驗結(jié)果
累計濾液體積(升) | 累計過濾時間(秒) | 平均濾速(m3/m2h) | 混合 (NTU) |
2 | — | — | 2.88 |
4 | 1980 | 0.94 | |
4.5 | 2730 | 0.77 | |
7 | 3960 | 0.82 | |
7.5 | 4320 | 0.82 |
No.2、試驗條件,基本條件同No.1,唯一不同是:
試驗料液濁度:13.3NTU 過濾壓差:0.025~0.03Mpa
試驗結(jié)果見表二
表二、水玻璃過濾試驗數(shù)據(jù)
累計濾液體積(升) | 累計過濾時間(秒) | 平均濾速(m3/m2h) | 混合 (NTU) |
2.5 | 375 | 3.10 | 2.15 |
4 | 780 | 2.40 | |
5.5 | 1500 | 1.70 | |
6 | 1860 | 1.50 | |
6.5 | 2340 | 1.30 | |
7 | 2640 | 1.20 | |
7.5 | 2955 | 1.18 | |
8 | 3360 | 1.11 | |
8.5 | 3900 | 1.01 | |
9 | 4620 | 0.90 |
(二) 試驗二:要求濾液濁度不超過1NTU的試驗
原料來源:取自上海某某廠生產(chǎn)的水玻璃
原料液濁度:39NTU No.1試驗條件
微孔過濾管型號:PS2T 過濾面積:77.6cm 2
試驗料液:原料液不稀釋,濁度仍為39NTU
過濾溫度:60~65℃,PH值 〉11
試驗結(jié)果表3與表4
表3、水玻璃精密微孔過濾實驗數(shù)據(jù)
累計濾液體積(ml) | 累計過濾時間(s) | 過濾壓差(Mpa) | 平均濾速(m3/m2h) | 濾液濁度(NTU) |
50 | 1520 | 0.0059 | 0.0153 | 3.19 |
100 | 2885 | 0.0088 | 0.0161 | 0.71 |
150 | 3360 | 0.0234 | 0.021 | 0.88 |
6300 | 4309 | 0.0434 | 0.0323 | 0.53 |
450 | 5349 | 0.0691 | 0.039 | 0.26 |
600 | 7149 | 0.0691 | 0.039 | 0.27 |
表4、水玻璃精密微孔過濾實驗數(shù)據(jù)
累計濾液體積(ml) | 累計過濾時間(s) | 過濾壓差(Mpa) | 平均濾速(m3/m2h) | 濾液濁度(NTU) |
100 | 753 | 0.024 | 0.062 | 1.53 |
150 | 1868 | 0.038 | 0.062 | 0.51 |
400 | 3048 | 0.052 | 0.061 | 0.61 |
600 | 4090 | 0.066 | 0.068 | 0.53 |
750 | 5332 | 0.066 | 0.065 | 0.47 |
900 | 6777 | 0.066 | 0.062 | 0.46 |
1000 | 8437 | 0.066 | 0.055 | 0.34 |
(三) 試驗三:進行長達(dá)6.5小時的連續(xù)精密微孔過濾試驗,以了解過濾速率與濾液濁度的連續(xù)的變化。
原料來源:取自上海某某化工廠生產(chǎn)的水玻璃產(chǎn)品。
原料液濁度:65NTU
試驗液濁度:原料液以水稀釋8倍,試驗液濁度為25.4NTU。
微孔過濾管過濾面積:PA—4T 微孔過濾管過濾面積:58cm 2
過濾溫度:常溫,PH值:>11
試驗結(jié)果見表5
表5、水玻璃長時間連續(xù)精密微孔過濾實驗數(shù)據(jù)
累計濾液體積(L) | 累計過濾時間(h) | 平均濾速(m3/m2h) | 濾液濁度(NTU) |
0 | 0 | 0 | 65 |
0.15 | 0.0053 | 1.75 | 11.8 |
0.6 | 0.039 | 0.95 | — |
0.95 | 0.091 | 0.64 | — |
1.35 | 0.21 | 0.39 | 8.95 |
1.95 | 0.68 | 0.18 | 2.45 |
2.75 | 1.97 | 0.086 | 1.2 |
3.3 | 3.18 | 0.064 | 0.76 |
4 | 4.99 | 0.05 | <0.76 |
4.55 | 6.5 | 0.043 | <0.76 |
還進行將65NTU水玻璃原液以水稀釋10倍、15倍與20倍,分別已不同微孔孔徑,不同壁厚的微孔過濾管進行長達(dá)7~9小時的連續(xù)過濾試驗,以測定其平均濾速與濾液濁度的變化。由于數(shù)據(jù)非常多,本文不再敘述。
由表1至表5等實驗數(shù)據(jù)可知,采用不同的微孔過濾孔徑,不同的過濾壓差,可將各種濁度的水玻璃通過精密微孔過濾獲得所需澄明度,以滿足生產(chǎn)上不同需要。
技術(shù)支持:
如何選擇過濾設(shè)備—工況調(diào)查表
常見流體的粘度;
常見顆粒物的大小及設(shè)備選型參考;
常見流體化學(xué)適應(yīng)性表;
選擇過濾精度時微米和目數(shù)的關(guān)系;
常見管道尺寸對照表;
如何挑選合適的過濾袋-過濾芯;
過濾機理和形式;
過濾行業(yè)中的常用術(shù)語;
過濾行業(yè)常見的單位換算;
過濾的種類及模式;
過濾行業(yè)中的一些名詞定義;
常見顆粒物粒徑大小;
常用壓濾機濾布分類;
過濾機理;
幾種過濾方法能耗分析;
幾種金屬顆粒和化合物粒徑分布;
顆粒尺寸和對應(yīng)的過濾分離方式;
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