液相除杂制备高纯硅酸钠溶液机理

夏毅; 吕慧; 曹贵平

doi:10.14135/j.cnki.1006-3080.20240207001

华东理工大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (01) : 23 -34. DOI: 10.14135/j.cnki.1006-3080.20240207001

液相除杂制备高纯硅酸钠溶液机理

夏毅, 吕慧, 曹贵平

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摘要

硅酸钠溶液的纯度是影响液相法制备高纯二氧化硅的重要因素。本文提出以Ca₂₊作为硅酸钠溶液除杂剂，系统地研究除杂剂种类、反应时间、反应温度和n _Ca∶n _Si对除杂效果的影响。硅酸钠溶液中按n _Ca∶n _Si为1∶20添加CaCl₂试剂，在180℃下反应16 h，溶液中金属元素铝、铁和钛杂质脱除率达到95%。分析除杂反应所得固体的晶体结构及表面形貌表明，在反应中Ca₂₊将溶液中的杂质离子以Ca-Si沉淀物的形式脱除；结合元素分析结果证明杂质离子成功结合到Ca-Si沉淀物中。通过分子模拟探究除杂反应的路径，模拟结果表明Ca-Si沉淀由Ca₂₊和Si-O四面体形成的硅酸根结合而生成，其中部分Si-O四面体中的硅被铝、铁、钛等金属杂质离子取代，形成含金属杂质的钙沉淀物，因此沉淀中出现了铝、铁、钛等元素，钠和钾等离子因电荷吸引而进入沉淀中，形成各类硅酸盐沉淀。