[发明专利]一种纳米硫酸钡的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米硫酸钡的生产方法。

背景技术

硫酸钡是一种重要的化工原料。它广泛用于油漆、颜料、涂料、油墨、蓄电池、造纸、塑料、橡胶、陶瓷、搪瓷、香料等行业。纳米硫酸钡除具有普通硫酸钡的用途外，还可以有其它特殊的用途。例如，纳米硫酸钡用于高级复印纸、树脂、橡胶的填充剂，及X射线双重造影技术的显影剂等。现有纳米硫酸钡的生产工艺有破碎筛分法、撞击流-旋转填料床法及络合-沉淀法。破碎筛分法是将普通硫酸钡破碎后筛分，得到的纳米硫酸钡不仅粒度分布宽，而且硫酸钡离子表面粗糙，不进一步处理无法使用。撞击流-旋转填料床法是：分别配制一定浓度Na₂SO₄和BaCl₂溶液，经净化处理后分别以一定的流量注入撞击流-旋转填料床反应器进行快速混合反应，反应产物经陈化、高速离心分离、洗涤、干燥制得纳米硫酸钡产品。Na₂SO₄和BaCl₂反应属液-液反应，硫酸钡沉淀物的粒度取决于料液的浓度及反应器的性能，料液的浓度高反应器旋转速度慢得到的是普通硫酸钡，只有低浓度高速旋转才能得到纳米硫酸钡，这严重制约了该技术工业应用的经济性。络合-沉淀法是：将Na₂SO₄溶液注入Ba²⁺-EDTA络合体系进行反应，反应得到的产物经离心分离、洗涤、干燥，得纳米硫酸钡产品。但该方法的试剂耗量大，生产成本高，产生大量的含盐废水。

发明内容

本发明的目的在于提供可有效控制纳米硫酸钡的粒径及粒径分布，提高产品质量和经济效益，减少环境污染的一种纳米硫酸钡的生产方法。

本发明的技术方案是：

一种纳米硫酸钡的生产方法，包括以下步骤：

(1)催化转型：将碳酸钡搅拌加入含催化剂和缓冲剂的硫酸溶液中转型，过滤得硫酸钡滤饼；

(2)洗涤：过滤得到的硫酸钡滤饼直接加水洗涤，或烘干后再加水洗涤；

(3)干燥：水洗过的硫酸钡先用无水乙醇淋洗再烘干得纳米硫酸钡，或将水洗过的硫酸钡加水调浆、喷雾干燥得纳米硫酸钡。

所述的催化转型是指在浓度为0.5～50wt％的硫酸溶液中加入0.01～10wt％的催化剂，并按缓冲剂与硫酸的摩尔比为1∶0.2～2.5加入缓冲剂，再按碳酸钡转化为硫酸钡化学反应计量数的0.2-1.0倍加入碳酸钡，0～100℃搅拌1～10小时。

所述的催化剂是指在水溶液中能电离出Cl^-、ClO₃^-、NO₃^-中的一种或几种的化合物。

所述的缓冲剂是指硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵中的一种或几种。

所述的洗涤具体选择以下任一种方式：1)过滤得到的硫酸钡滤饼加水25-90℃搅拌洗涤0.5-3.5小时或经2-5级沉淀槽浓密洗涤；2)过滤得到的硫酸钡滤饼烘干后再加水，在25-90℃搅拌洗涤0.5-3.5小时。

所述的干燥具体选择以下任一种方式：1)水洗过滤得到的硫酸钡滤饼先用其体积0.5～2.5倍的无水乙醇淋洗后，再经80～120℃烘干1～4小时得纳米硫酸钡；2)水洗过的硫酸钡加水调成固含量20～80wt％浆液，120～320℃喷雾干燥得纳米硫酸钡。

步骤(1)过滤后得到的转型后液返回转型工序循环使用。

本发明实施的具体工艺过程为：

纳米硫酸钡生产工艺过程包括催化转型、洗涤和干燥；在浓度为0.5～50wt％的硫酸溶液中加入0.01～10wt％的催化剂，并按缓冲剂与硫酸的摩尔比为1∶0.2～2.5加入缓冲剂，然后再按碳酸钡转化为硫酸钡化学反应计量数的0.2-1.0倍加入碳酸钡，0～100℃搅拌1～10小时，过滤得硫酸钡滤饼和转型后液，转型后液返回催化转型工序循环使用；过滤得到的硫酸钡滤饼按固液比1∶1～6g/ml直接加水25-90℃搅拌洗涤0.5-3.5小时或2-5级浓密洗涤或烘干后再按固液比1∶1～6g/ml加水搅拌洗涤过滤，然后用滤饼体积0.5～2.5倍的无水乙醇淋洗；无水乙醇淋洗过的硫酸钡经80～120℃烘干1～4小时得纳米硫酸钡，或将水洗过的硫酸钡加水调成固含量20～80wt％浆液120～320℃喷雾干燥得纳米硫酸钡。

本发明通过加入催化剂和缓冲剂，可有效控制纳米硫酸钡的粒径及粒径分布。本发明催化转型原理为：