Kemajuan dalam sintesis karbon hitam putih (Silicon Dioxide / SiO2)
Karbon hitam putih adalah nama umum dari serbuk putih asam silikat amorf dan produk silikat, terutama mengacu pada silika yang diendapkan, fase gas silika, silika gel ultrafine dan gel silika, termasuk silikat aluminium sintetis dan kalsium silikat.
1. Penggunaan karbon hitam putih
Putih karbon hitam banyak digunakan dalam sintesis karet, minyak sintetis, cat, agen ringan, cat isolasi, komponen elektronik, agen thixotropic, precipitant fosfor, pengisi pelat cetak warna, casting release release agent, dan sebagainya. Karbon hitam dapat digunakan sebagai bahan pengisi dalam polietilen dan plastik lainnya. Secara signifikan dapat meningkatkan isolasi listrik kabel pada kabel. Sebagai perekat di atas kertas, ini dapat meningkatkan keputihan dan opasitas kertas dan meningkatkan sifat mekanis dan ornamentabilitasnya. Dalam pembuatan bahan kimia pertanian, karbon hitam putih digunakan sebagai pembawa atau pengencer encer untuk ditambahkan ke pertanian. Karena daya serapnya yang tinggi, suspensi yang mudah, afinitas yang baik dan stabilitas kimia, dapat menjaga kemanjuran produk.
2, proses sintesis karbon hitam putih
Metode produksi utama karbon hitam putih adalah pengendapan dan fasa gas, dan karbon hitam putih dalam fasa gas adalah amorphous putih dan nanopartikel koloid padat tembus (ukuran partikel kurang dari 100nm), tetapi proses preparasinya kompleks dan produknya mahal, metode presipitasi memiliki metode pengendapan tradisional dan metode presipitasi khusus, yang pertama mengacu pada asam sulfat, asam hidroklorat, CO: air. Karbon hitam putih yang dihasilkan oleh kaca digunakan sebagai bahan baku dasar. Yang terakhir mengacu pada karbon hitam putih yang dihasilkan oleh metode khusus, seperti teknologi supergravitasi, metode gel sol, metode kristal kimia, dua metode kristalisasi atau metode mikroemulsi mikela terbalik.
2.1 silika berasap
Cina memulai produksi skala kecil silika berasap pada abad ke-2 60an. Hanya 3 perusahaan yang memproduksi karbon putih fase gas hitam sebelum tahun 2002, yang dua diantaranya adalah empat silikon klorida, dan yang lainnya pertama kali direalisasikan oleh metil tiga klorosilan, produk sampingan dari organosilikon, untuk menghasilkan fasa gas karbon hitam hitam, yang umumnya dikenal sebagai "nano silica black".
Deposisi uap kimia (CAV), juga dikenal sebagai pirolisis, metode kering atau metode pembakaran, biasanya terbuat dari siloksan, empat silikon klorida, enam etil siloksan, oksigen (atau udara) dan hidrogen, yang bereaksi pada suhu tinggi.
Udara dan hidrogen dikirim ke hidrolisat sintetis setelah tekanan, pemisahan, pendinginan, dehidrasi, pengeringan silika gel, dan penyaringan debu. Setelah empat bahan silikon klorida dikirim ke kolom distilasi, evaporator dipanaskan dan diuapkan, dan udara yang disaring dan disaring digunakan sebagai pembawa hidrolisat sintetis, dan empat silikon klorida diuapkan pada suhu tinggi. Ketika suhu 1000 - 1800 C, fase gas dihidrolisis dengan sejumlah hidrogen dan oksigen (atau udara) pada suhu tinggi sekitar 1800 derajat C. Partikel silika fase gas sangat tipis, dan gas membentuk aerosol. , yang tidak mudah ditangkap, sehingga partikel dikumpulkan dalam agregator terlebih dahulu dan kemudian dikumpulkan melalui pemisah siklon dan kemudian dikirim. Tungku asam menggunakan udara yang mengandung amonia untuk membersihkan silika berasap hingga nilai pH 4 - 6, yaitu produk jadi.
Saat ini, metode presipitasi umumnya digunakan dalam industri, dan rute prosesnya umumnya sebagai berikut: pada suhu tertentu, gelas air industri disiapkan oleh reaksi kuarsa (pasir) dan natrium hidroksida untuk membuat larutan encer, dan kemudian silika diendapkan dalam kondisi tertentu dan kemudian dibersihkan, disaring, dikeringkan dan dihancurkan untuk membuat produk karbon hitam menjadi putih. Ada banyak metode untuk pengendapan, dan metode asam adalah metode utama di Cina.
2.2.1 metode asam
Metode asam adalah reaksi silikat terlarut dengan asam sulfat atau asam lainnya. Ketika reaksi mencapai nilai pH tertentu, ia berhenti menambahkan asam, penuaan, penyaringan, pencucian, dan pelepasan N% SO, dan mendapatkan produk setelah pengeringan dan penghancuran.
Diagram skematik dari proses menyiapkan karbon hitam putih dengan metode asam
Langkah kunci dalam proses asam adalah proses penambahan asam, yang membutuhkan pemrosesan beberapa parameter secara bersamaan. Hal ini dapat dilihat dari perubahan material dalam proses reaksi bahwa sifat-sifat produk terkait dengan kondisi kontrol teknologi. Silikat yang larut pertama berubah menjadi asam silikat monomer, satu bagian terus menghasilkan flok longgar (agregasi), dan yang lainnya menghasilkan koloid padat (aksi gel).
2.2.2 karbonisasi
Produksi silika dengan karbonisasi didasarkan pada reaksi karbon dioksida dan larutan silikat larut untuk menghasilkan SiO2 padat air setelah penyaringan, pengeringan, penghancuran dan pengemasan.
Diagram skematik proses karbonisasi untuk menyiapkan karbon hitam putih
Dalam proses ini, tingkat konversi natrium silikat rendah, dan perangkat filtrasi umumnya diperlukan untuk memulihkan abu soda dari produk samping untuk mengurangi biaya. Bahan aktif permukaan juga memiliki efek pada kinerja karbon hitam putih. Lebih baik menggunakan polietilen glikol (6ooo) sebagai zat aktif permukaan dalam karbon hitam karbon hitam.
Teknologi baru karbonisasi semprotan terbuat dari campuran gas CO dan gelas air sebagai bahan baku, menggunakan teknologi dan peralatan canggih seperti karbonisasi semprot, tekan filter press otomatis, pengeringan flash rotary dan teknologi dan peralatan canggih lainnya untuk membuat aktif (atau transparan). kelas) karbon hitam putih. Proses ini memiliki area kontak yang besar, kecepatan reaksi yang cepat, biaya produksi rendah dan biaya produksi yang berkelanjutan. Karakteristik produksi, intensitas tenaga kerja rendah, kualitas produk yang baik, kapasitas visual yang besar, kedap udara yang baik, efisiensi panas yang tinggi, penghematan energi yang jelas dan penghematan listrik, manfaat lingkungan dan manfaat ekonomi yang luar biasa.
2.2.3 disosiasi mineral dan proses baru lainnya
Bijih bukan logam sebagai bahan baku untuk membuat karbon hitam putih adalah diatomit, tanah protein, serpentine, tanah liat, tanah lembab, kaolin, wollastonite, pasir kuarsa, sepiolite, attapulgite, fly ash, zirkon, gangue batubara, bijih fosfor kuning dan sebagainya. Dilaporkan dalam literatur bahwa produksi karbon hitam putih dari bijih non-logam menunjukkan bahwa secara ekonomi dan teknis layak, dan menyediakan cara baru untuk pemanfaatan sumber dayanya.
3. Kesimpulan
(1) silika memiliki berbagai kegunaan dan produk yang berbeda memiliki kegunaan yang berbeda. Sangat mendesak untuk mengadopsi cara yang lebih sederhana dan lebih ekonomis untuk memproduksi dan menyiapkan karbon hitam putih.
(2) perlu dilakukan penelitian sistematis tentang persiapan silika dari limbah industri (seperti yellow phosphorus slag), dan mengembangkan teknologi dan proses yang layak secara ekonomi.