牙膏用氯化鍶的製備方法與流程
2023-10-11 04:04:34 2
本發明屬於牙膏添加劑技術領域，具體來講，涉及一種牙膏用氯化鍶的製備方法。
背景技術：
隨著現代社會的發展，人們對於日常口腔衛生用品牙膏的要求也越來越高，功能單一的牙膏已不能滿足人們日益增長的需要。因此，添加多種藥物和試劑，使牙膏成為具有預防多種口腔疾病、安全無毒的多功能復配類「功效型牙膏」在牙膏研製和生產領域的比重越來越大。憑藉著氯化鍶優異的抗過敏性能，含鍶抗過敏牙膏逐漸受到廣大消費者的青睞，由此，氯化鍶產品需求已初具規模，並且將隨著含鍶抗過敏牙膏產量的提高而擴大。
由於牙膏用氯化鍶的特殊性能，以及其應用於人體口腔的特殊應用環境，關乎人體健康，它的質量技術特性要求有別於一般工業氯化鍶，尤其對鋇、鐵、鈣以及其他重金屬等雜質含量要求也更高。牙膏用氯化鍶與普通工業氯化鍶(一等品)技術要求對比如表1所示。
表1 牙膏用氯化鍶與普通工業氯化鍶(一等品)技術要求對比表
註：在表1中「—」表示沒有限制
目前國內沒有專門生產牙膏用氯化鍶產品的方法和廠家，相關牙膏生產廠家一般通過購買純度較高的工業氯化鍶作為牙膏用氯化鍶，不僅成本高昂，而且造成牙膏用氯化鍶產品市場混亂，產品質量得不到保證，長期使用將對人體健康產生影響。
已知的氯化鍶生產方法主要為鹽酸與碳酸鍶反應法，多用於工業氯化鍶的製備合成，極少數應用於特殊品質要求的氯化鍶製備合成。如一種光譜純氯化鍶的製備方法中，其首先使用碳酸鍶和鹽酸反應得到氯化鍶溶液，然後往氯化鍶溶液中加入稀硫酸和雙氧水去除鋇和鐵等雜質，製備得到了光譜純氯化鍶產品。但該方法對原料碳酸鍶和鹽酸的質量要求很高，後續蒸發、純化工藝複雜，產品成本高，只適用於少量試劑樣品的生產；並且光譜純氯化鍶技術要求不適用牙膏用氯化鍶的生產；因此，滿足人體健康需求的牙膏用氯化鍶的生產技術亟待研發。
技術實現要素：
為解決上述現有技術存在的問題，本發明提供了一種牙膏用氯化鍶的製備方法，可用為規範行業標準；同時，該製備方法工藝過程簡單、易於控制、生產成本低。
為了達到上述發明目的，本發明採用了如下的技術方案：
一種牙膏用氯化鍶的製備方法，包括步驟：A、將高純Sr(OH)2·0～8H2O配製為Sr(OH)2水溶液；其中，所述高純Sr(OH)2·0～8H2O的純度不低於99％；B、將所述Sr(OH)2水溶液與MgCl2水溶液混合，獲得料漿；C、將所述料漿進行固液分離，獲得SrCl2水溶液；D、將所述SrCl2水溶液的pH調節至中性，並經濃縮、結晶、固液分離、乾燥獲得牙膏用氯化鍶。
進一步地，在所述料漿中，鍶與鎂的物質的量之比為1:1～1.1:1。
進一步地，在所述步驟D中，採用優級純以上的鹽酸將所述SrCl2水溶液的pH調節至中性。
進一步地，在所述步驟A中，所述Sr(OH)2水溶液的配製溫度為40℃～100℃。
進一步地，在所述步驟B中，所述MgCl2水溶液的溫度不低於所述Sr(OH)2水溶液的溫度。
進一步地，在所述步驟B中，所述MgCl2水溶液由鹽湖水氯鎂石經溶解、除雜後製得。
進一步地，所述步驟A的具體方法包括：A1、將Sr(OH)2·0～8H2O固體配製為粗Sr(OH)2水溶液；A2、向所述粗Sr(OH)2水溶液中加入絮凝劑並反應，獲得Sr(OH)2濁液；A3、將所述Sr(OH)2濁液進行固液分離，獲得純化Sr(OH)2水溶液；A4、將所述純化Sr(OH)2水溶液進行冷結晶、固液分離獲得Sr(OH)2·8H2O濾餅；A5、將所述Sr(OH)2·8H2O濾餅重複所述步驟A1～A4，直至獲得所述高純Sr(OH)2·0～8H2O。
進一步地，在所述步驟A1中，所述Sr(OH)2·0～8H2O固體選自工業級Sr(OH)2·0～8H2O、試劑級Sr(OH)2·0～8H2O中的至少一種。
進一步地，在所述步驟A2中，所述絮凝劑為天然有機高分子絮凝劑，且所述絮凝劑的質量不大於所述粗Sr(OH)2水溶液的質量的0.01％。
進一步地，在所述步驟A5中，將所述Sr(OH)2·8H2O濾餅重複所述步驟A1～A4不超過3次。
根據本發明的牙膏用氯化鍶的製備方法工藝綠色清潔、過程簡單易控、成本低；在其中所用的MgCl2水溶液優選來自鹽湖水氯鎂石價格低廉，處理簡單，消耗量大，有利於緩解鹽湖鎂離子平衡壓力；該製備方法有利於鍶鹽下遊產品和鹽湖鎂資源開發利用和鹽湖化工產業鏈的延伸，具有較好的經濟效益和社會效益。為進一步降低製備成本，所用的高純Sr(OH)2·0～8H2O可通過將工業級、試劑級等純度較低的Sr(OH)2·0～8H2O固體在鹼性環境下重結晶的方法獲得，有效減少了體系中鋇、鐵、重金屬離子等雜質含量，同時沒有引進新的雜質離子，方法科學、操作簡單易行；同時，在對Sr(OH)2·0～8H2O固體進行重結晶製備高純Sr(OH)2·0～8H2O的過程中，通過無毒天然有機高分子絮凝劑或其改性產品使體系中細微雜質顆粒變大，進一步去除了鋇、鈣、鐵、重金屬離子等雜質，使得最終產品滿足牙膏用氯化鍶的應用需求。
具體實施方式
以下，將來詳細描述本發明的實施例。然而，可以以許多不同的形式來實施本發明，並且本發明不應該被解釋為限制於這裡闡述的具體實施例。相反，提供這些實施例是為了解釋本發明的原理及其實際應用，從而使本領域的其他技術人員能夠理解本發明的各種實施例和適合於特定預期應用的各種修改。
本發明提供了一種牙膏用氯化鍶的製備方法，其包括下述步驟：
步驟S1、將純度不低於99％的高純Sr(OH)2·0～8H2O配製為Sr(OH)2水溶液。
值得說明的是，在本文中，Sr(OH)2·0～8H2O均表示帶有不同結晶水的氫氧化鍶，可以為帶有0～8個結晶水的氫氧化鍶中的任意一種、或至少兩種的混合物；這是由於氫氧化鍶一般以Sr(OH)2·8H2O的形式存在，但在儲存、運輸等過程中，會因失水變為低於8個結晶水、甚至完全失去結晶水的氫氧化鍶。
一般來講，純度越高，鑑於其工藝要求越為嚴苛，成本就會越高；因此，此處所需的高純Sr(OH)2·0～8H2O可以是直接購買的高純Sr(OH)2·0～8H2O產品，當然，為了進一步降低製備成本，此處的高純Sr(OH)2·0～8H2O也可以通過採用純度較低的Sr(OH)2·0～8H2O固體進行重結晶獲得。
採用純度較低的Sr(OH)2·0～8H2O固體進行重結晶獲得高純Sr(OH)2·0～8H2O的具體步驟包括：(1)將Sr(OH)2·0～8H2O固體配製為粗Sr(OH)2水溶液；(2)向粗Sr(OH)2水溶液中加入絮凝劑並攪拌反應5min～10min，獲得Sr(OH)2濁液；(3)將Sr(OH)2濁液進行固液分離，獲得純化Sr(OH)2水溶液；(4)將純化Sr(OH)2水溶液進行冷結晶、固液分離獲得Sr(OH)2·8H2O濾餅；(5)將Sr(OH)2·8H2O濾餅重複上述步驟(1)～(4)，直至獲得高純Sr(OH)2·0～8H2O。
更為具體地，此處所用的純度較低的Sr(OH)2·0～8H2O固體可以是工業級Sr(OH)2·0～8H2O、試劑級Sr(OH)2·0～8H2O中的至少一種。
在進行上述步驟(2)時，絮凝劑選擇無毒的天然有機高分子絮凝劑或其改性產品，且控制絮凝劑的質量不大於粗Sr(OH)2水溶液的質量的0.01％；如此，粗Sr(OH)2水溶液中細微的鈣、鐵、鋇、重金屬等不溶性雜質顆粒即會變大並懸浮在粗Sr(OH)2水溶液中，得到Sr(OH)2濁液；待後續對Sr(OH)2濁液進行過濾時，即可將這些雜質除去，並獲得純化Sr(OH)2水溶液。
一般地，重複上述步驟(1)～(4)的純化步驟不超過3次，即可使最終獲得的Sr(OH)2·8H2O濾餅滿足高純Sr(OH)2·0～8H2O的純度要求。
考慮到氫氧化鍶的溶解度的變化規律，為了提高產率進而進一步降低成本，因此上述涉及到氫氧化鍶溶解的步驟S1及其分步驟(1)優選在較高溫度下進行，一般在40℃～100℃下攪拌10min～30min即可；同時，分步驟(3)也優選趁熱過濾以進行固液分離。
步驟S2、將Sr(OH)2水溶液與MgCl2水溶液混合，獲得料漿。
為了提高鍶的轉化效率，優選控制料漿中鍶與鎂的物質的量之比為1:1～1.1:1。
與此同時，控制MgCl2水溶液的溫度不低於Sr(OH)2水溶液的溫度，以防止大幅度降低料漿的溫度而導致氫氧化鍶析出，降低產率。
優選地，此處所用MgCl2水溶液可由鹽湖水氯鎂石經溶解、除雜後製得，有利於消除鎂害，同時，有利於鹽湖鎂資源開發利用和鹽湖化工產業鏈的延伸。
如此，Sr(OH)2即與MgCl2反應生成SrCl2和Mg(OH)2，所述料漿其實質為SrCl2水溶液和Mg(OH)2固體的混合物。
步驟S3、將料漿進行固液分離，獲得SrCl2水溶液。
對料漿進行過濾後，難溶的Mg(OH)2被過濾除去，濾液即為SrCl2水溶液。
步驟S4、將SrCl2水溶液的pH調節至中性，並經濃縮、結晶、固液分離、乾燥獲得牙膏用氯化鍶。
鑑於預製備的牙膏用氯化鍶對其5％水溶液的pH有一定的要求，因此此處優選採用優級純以上的鹽酸將SrCl2水溶液的pH調節至中性；優級純以上的鹽酸一方面可有效防止引入新的雜質，另一方面還可與未充分反應的Sr2+繼續生成SrCl2，進一步提高產率。
以下將通過具體的實施例體現本發明的上述製備方法；為了對比各實施例中的不同條件，以表格的形式列出實施例1-3的條件參數。
表2 實施例1-3的條件參數對比
分別對實施例1-3獲得的產品進行了含量分析，分析結果如表3所示。
表3 實施例1-3的產物含量分析
註：表3中「—」表示未檢出
通過表3中每一實施例獲得產品的含量分析，並與表1中牙膏用氯化鍶的技術要求相對比，可以看出，上述實施例1-3獲得的產品均符合牙膏用氯化鍶的技術要求。
根據本發明的實施例的牙膏用氯化鍶的製備方法工藝綠色清潔、過程簡單易控、成本低，獲得的產品符合牙膏用氯化鍶的相關技術要求，為牙膏添加劑技術領域提供了一種切實可行的製備方法，避免了現有技術中採購純度較高的工業氯化鍶作為牙膏用氯化鍶所帶來的弊端，不僅節約了生產成本，而且有利於規範行業。
雖然已經參照特定實施例示出並描述了本發明，但是本領域的技術人員將理解：在不脫離由權利要求及其等同物限定的本發明的精神和範圍的情況下，可在此進行形式和細節上的各種變化。