[发明专利]一种旋转液膜反应器及其在制备层状复合金属氢氧化物中的应用

权利要求书

1.一种旋转液膜反应器，其特征在于，该旋转液膜反应器，是由一封闭的机壳作为定子，定子上端封闭；定子内有一可旋转的锥形转子，转子下面连接电机；转子由上部椎体、中部椎体和底部圆柱体三部分组成，这三部分由三个单独部件组合而成或者整体加工而成；上部椎体的锥角为40～60度，高度为5～8cm，其顶面与定子上壳距离为1～3cm，其底面与中部锥体相连接；中部椎体的锥角为50～85度且中部锥体的锥角大于上部锥体的锥角，高度为8～12cm，其顶面与上部锥体相接，且连接处的截面积相同，其底面与底部圆柱体相连接；底部圆柱体截面与中部锥体的底面大小相同，高度为2～5cm；在转子的上部锥体和定子之间对称地排列两个进料口，进料口低于转子上部锥体的上边缘；定子中部斜边的角度与转子中部锥体的锥角相同，定子下端设有一个出料口和一个狭缝调节螺栓；

所述锥角为纵向截面上斜边与底边的夹角。

2.根据权利要求1所述的反应器，其特征在于，定子斜边的内壁上有3～5层方向不同、倾斜或螺旋分布的凹槽，每层凹槽间夹角为30～150度；转子中部锥体表面有呈20～160度交叉分布的凹槽；定子内表面与转子外表面之间留有一个10～30μm的缝隙，缝隙尺寸通过狭缝调节螺栓调节转子与定子相对位置来控制；定子内壁与转子表面的凹槽的深度为0.1～0.3mm、宽为0.2～0.5mm的矩形，槽间距与槽宽的比为(1～3)∶1。

3.根据权利要求1或2所述的旋转液膜反应器，其特征在于，将其应用于层状复合金属氢氧化物的制备。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，其具体操作步骤为：

A.将可溶性二价金属盐和可溶性三价金属盐按摩尔比为M²⁺/M³⁺＝2～4溶于去离子水中配成混合盐溶液，其中[M²⁺]＝0.1～2.0mol/L；按n(NaOH)/[n(M²⁺)+n(M³⁺)]＝1.8～2.5和n(Na₂CO₃)/n(M²⁺)＝1.5～2.5的摩尔比例，将NaOH和Na₂CO₃溶于去离子水中配成相同体积的混合碱溶液；

B.将步骤A中的混合盐溶液和混合碱溶液分别通过权利要求1或2所述的旋转液膜反应器上方的两个加料口以相同流量0.1～10kg/min同时加入旋转液膜反应器中，控制转子的转速为2000～8000转/分，狭缝宽度为10～30μm，形成的沉淀浆液通过定子底部的出料口流出反应器，其pH值为9～11；

C.将流出反应器的浆液收集到晶化釜中于80～200℃晶化1～10h，经洗涤、干燥得到层状复合金属氢氧化物；

其中，M²⁺代表二价金属阳离子Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺或Cd²⁺中的一种或两种；

M³⁺代表三价金属阳离子Al³⁺、Ni³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Cr³⁺、V³⁺或Ti³⁺中的一种。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的层状复合金属氢氧化物的化学通式是：

[M²⁺_1-xM³⁺_x(OH)₂]^x+(A^n-)_x/n·yH₂O，

其中，M²⁺代表二价金属阳离子Mg²⁺、Zn²⁺、Ca²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Co²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺或Cd²⁺中的一种或两种；

M³⁺代表三价金属阳离子Al³⁺、Ni³⁺、Co³⁺、Fe³⁺、Mn³⁺、Cr³⁺、V³⁺或Ti³⁺中的一种；

A^n-为Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、F^-、Br^-、I^-、SO₄^2-、ClO₃^-、OH^-、PO₄^3-、H₂PO₄^-、WO₄^2-、水杨酸根、酒石酸根、谷氨酸根、苹果酸根、苯甲酸根、己二酸根或有机磺酸根阴离子中的一种或两种，较佳的是CO₃^2-、NO₃^-、Cl^-、SO₄^2-、PO₄^3-、苯甲酸根、水杨酸根中的一种或两种；n-为阴离子化合价；x为M³⁺离子的摩尔分数，其取值范围是0.2≤x≤0.4；y为结晶水的数量，其取值范围是0≤y≤2。