一種納米硫酸鋇的製備方法
2023-10-09 17:28:49
一種納米硫酸鋇的製備方法
【專利摘要】本發明涉及一種納米硫酸鋇的製備方法，屬於無機非金屬功能材料的製備領域。主要解決現有納米硫酸鋇的製備過程必須用表面活性劑和配位劑的技術問題。本發明的技術方案是：一種納米硫酸鋇的製備方法，包括以下步驟：a、配製硫酸銨-硝酸銨混合溶液，滴加氨水調節混合溶液的pH為8～10；b、將混合溶液加熱至60～80℃，在以200～1000rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中加入氯化鋇溶液；c、用離心機對步驟b中生成的硫酸鋇乳液進行分離；d、將分離後的硫酸鋇烘乾，將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得納米硫酸鋇成品。本發明製備的產品用於生產電鍍錫鋼板的電鍍錫液降鉛時，鋼板鍍錫層的含鉛量能穩定控制在100ppm以下。
【專利說明】一種納米硫酸鋇的製備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及無機非金屬功能材料的製備領域，特別涉及一種納米硫酸鋇的製備方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]根據歐盟包裝材料指令94/62/EC的要求，在歐盟國家銷售的鍍錫鋼板的鍍錫層中含鉛量均需在10ppm以下，而只有降低鍍液鉛含量，才能確保錫層鉛在10ppm以下，國外多採用無鉛錫粒原料來實現鍍液低鉛，由於成本問題，該方法在中國國內並不可行。中國國內已有使用鋇鹽沉澱除鉛法的應用研究，原料多採用碳酸鋇，碳酸鋇與鍍液中硫酸反應生成硫酸鋇晶體，在硫酸鋇晶體長大的過程中，根據晶格置換-包埋原理，吸附鍍液中鉛。由於碳酸鋇有毒，故碳酸鋇除鉛法存在不當之處。
[0004]現有技術中，納米硫酸鋇多採用硫酸鹽與可溶性鋇鹽在絡合劑，表面活性劑的保護下製備在10nm以下的納米硫酸鋇顆粒。採用現有的納米硫酸鋇做除鉛試驗時證明，相對於採用碳酸鋇或者可溶性鋇鹽的體系，除鉛效果較差，且納米硫酸鋇產品中氯離子等雜質離子較多。究其原因，主要是製備納米硫酸鋇所使用的原料為氯化物，由於納米硫酸鋇顆粒細小，沉澱與雜質難以做到分離；此外，在製備過程中，絡合劑或者表面活性劑進入納米硫酸鋇晶體，形成空間位阻，阻止了在鍍液中納米硫酸鋇晶體的長大，從而難以吸附鍍液中鉛所致，同時由於原料和現有生產工藝的原因，現有的納米硫酸鋇中經常含有一定的氯離子，鈉離子等等，對於鍍錫鋼板的生產不利。
[0005]現有技術中採用絡合劑、表面活性劑工藝製備的納米硫酸鋇產品用於生產電鍍錫鋼板的電鍍錫液降鉛時難以滿足電鍍錫鋼板的含鉛量均在10ppm以下的要求。
[0006]
【發明內容】
[0007]本發明的目的是提供一種納米硫酸鋇的製備方法，主要解決現有技術中納米硫酸鋇的製備過程必須要用表面活性劑和配位劑的技術問題。
[0008]為實現本發明的目的，本發明採用的技術方案是:
一種納米硫酸鋇的製備方法，包括以下步驟:
a、配製硫酸銨-硝酸銨混合溶液，該混合溶液中，含有I?3mol/L的硫酸銨和2?5mol/L的硝酸銨，通過滴加氨水調節混合溶液的pH為8?10 ;
b、將混合溶液加熱至60?80°C,在以200?100rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中加入0.1?0.8mol/L的氯化鋇溶液，加入的氯化鋇與硫酸銨的摩爾比為1: 1，加入時間為20?40min，使混合溶液變為白色硫酸鋇乳液；
C、用離心機對步驟b中生成的硫酸鋇乳液進行分離，分離速度為1000?5000rpm，時間為2?4min，分離後將溶液棄去，將底層的沉澱物加水混合，按前述的參數再次對硫酸鋇乳液進行離心分離，取分離後溶液，滴加硝酸銀(1%)進行檢測，如溶液為白色渾濁(氯化銀沉澱)，表明沉澱中仍有雜質，硫酸鋇純度不滿足要求，需繼續按前述的參數加水對硫酸鋇進行分離，直至經檢測分離後溶液清亮為止，棄去上層清液，用無水乙醇替代水與沉澱物混合，按前述的參數對硫酸鋇乳液進行一次分離後，棄去乙醇；
d、將分離後的硫酸鋇在140?160°C溫度下烘乾10?15min，通過研磨機將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得到納米硫酸鋇成品。
[0009]本發明方法製備的納米硫酸鋇是均勻球狀顆粒，平均粒徑為20?50nm。製備方法的穩定性好，產品品位高且分散性高,非硫酸鋇雜質少。
[0010]本發明相比現有技術具有如下積極效果:
1、本發明的製備方法中無需加入無絡合劑，表面活性劑，製備的納米硫酸鋇用於電鍍錫鋼板的電鍍錫液降鉛時，電鍍錫鋼板鍍錫層的含鉛量能穩定的控制在10ppm以下。
[0011]2、本發明的製備方法工藝簡單，所製備的納米硫酸鋇粒徑小，納米硫酸鋇在電鍍錫液介質中可以長大和團聚，有利於電鍍錫液中鉛去除。
[0012]
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]附圖為本發明納米硫酸鋇製備方法的工藝流程圖。
[0014]
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例做進一步說明。
[0016]實施例1
a、採用本發明工藝流程附圖，配製2mol/L硫酸銨與相同體積的4mol/L硝酸銨混合，通過滴加氨水調節混合溶液的pH為10 ;
b、將混合溶液加熱至60°C,在以200rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中滴加0.8mol/L氯化鋇溶液，直至加入氯化鋇摩爾數與硫酸銨相同，滴加反應時間為20min，使溶液變為白色硫酸鋇乳液；
C、用離心機對生成的硫酸鋇乳液進行分離，離心機轉速度為lOOOrpm，一次分離時間為2min，棄去上層溶液並加水至原體積，將底層沉澱與水混合，按前述的參數再次對硫酸鋇乳液進行離心分離，取少量上層溶液與硝酸銀(1%)混合，繼續按前述的參數加水對硫酸鋇進行分離3次，經檢測分離後溶液清亮，棄去上層清液，用無水乙醇替代水與沉澱物混合，按前述的參數對硫酸鋇乳液進行一次分離後，棄去乙醇；
d、將分離後的硫酸鋇在電爐上140°C溫度下烘乾15min，通過研磨機將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得到平均粒徑為50nm的納米硫酸鋇成品。
[0017]實施例2
a、採用本發明工藝流程附圖，配製3mol/L硫酸銨與相同體積的5mol/L硝酸銨混合，通過滴加氨水調節混合溶液的pH為8 ;
b、將混合溶液加熱至80°C,在以100rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中滴加0.lmol/L氯化鋇溶液，直至加入氯化鋇摩爾數與硫酸銨相同，滴加反應時間為40min，使溶液變為白色硫酸鋇乳液；
C、用離心機對生成的硫酸鋇乳液進行分離，離心機轉速度為5000rpm，一次分離時間為4min,棄去上層溶液並加水至原體積，將底層沉澱與水混合，按前述的參數再次對硫酸鋇乳液進行離心分離，取少量上層溶液與硝酸銀(1%)混合，繼續按前述的參數加水對硫酸鋇進行分離4次，經檢測分離後溶液清亮，棄去上層清液，用無水乙醇替代水與沉澱物混合，按前述的參數對硫酸鋇乳液進行一次分離後，棄去乙醇；
d、將分離後的硫酸鋇在電爐上160°C溫度下烘乾lOmin，通過研磨機將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得到平均粒徑為20nm的納米硫酸鋇成品。
[0018]實施例3
a、採用本發明工藝流程附圖，配製2mol/L硫酸銨與相同體積的4mol/L硝酸銨混合，通過滴加氨水調節混合溶液的pH為8 ;
b、將混合溶液加熱至70°C,在以600rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中滴加0.4mol/L氯化鋇溶液，直至加入氯化鋇摩爾數與硫酸銨相同，滴加反應時間為30min，使溶液變為白色硫酸鋇乳液；
C、用離心機對生成的硫酸鋇乳液進行分離，離心機轉速度為2000rpm，一次分離時間為2min,棄去上層溶液並加水至原體積，將底層沉澱與水混合，按前述的參數再次對硫酸鋇乳液進行離心分離，取少量上層溶液與硝酸銀(1%)混合，繼續按前述的參數加水對硫酸鋇進行分離3次，經檢測分離後溶液清亮，棄去上層清液，用無水乙醇替代水與沉澱物混合，按前述的參數對硫酸鋇乳液進行一次分離後，棄去乙醇；
d、將分離後的硫酸鋇在電爐上150°C溫度下烘乾12min，通過研磨機將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得到平均粒徑為35nm的納米硫酸鋇成品。
[0019]除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
【權利要求】
1.一種納米硫酸鋇的製備方法，其特徵是，所述納米硫酸鋇的製備方法包括以下步驟: a、配製硫酸銨-硝酸銨混合溶液，該混合溶液中，含有I?3mol/L的硫酸銨和2?5mol/L的硝酸銨，通過滴加氨水調節混合溶液的pH為8?10 ; b、將混合溶液加熱至60?80°C,在以200?100rpm攪拌狀態下混合均勻，向混合溶液中加入0.1?0.8mol/L的氯化鋇溶液，加入的氯化鋇與硫酸銨的摩爾比為1: 1，加入時間為20?40min，使混合溶液變為白色硫酸鋇乳液； C、用離心機對步驟b中生成的硫酸鋇乳液進行分離，分離速度為1000?5000rpm，時間為2?4min，分離後將溶液棄去，將底層的沉澱物加水混合，按前述的參數再次對硫酸鋇乳液進行離心分離，取分離後溶液，滴加硝酸銀(1%)進行檢測，如溶液為白色渾濁，需繼續按前述的參數加水對硫酸鋇進行分離，直至經檢測分離後溶液清亮為止，棄去上層清液，用無水乙醇替代水與沉澱物混合，按前述的參數對硫酸鋇乳液進行一次分離後，棄去乙醇；d、將分離後的硫酸鋇在140?160°C溫度下烘乾10?15min，通過研磨機中將烘乾後的硫酸鋇研磨成粉狀保存，得到納米硫酸鋇成品。
2.如權利要求1所述的一種納米硫酸鋇的製備方法，其特徵是，製備的納米硫酸鋇成品的平均粒徑為20?50nm。
【文檔編號】B82Y30/00GK104512923SQ201310458035
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】陸偉星, 萬一群, 曹美霞, 王鑫豔, 陸永亮 申請人:上海梅山鋼鐵股份有限公司