本發(fā)明涉及一種納米氧化鋅制備技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種高活性納米氧化鋅及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，氧化鋅含量在95％以上的高活性納米氧化鋅已經(jīng)得到大量使用。但是，絕大多數(shù)高活性納米氧化鋅的比表面積為40-50㎡/g，且性能不穩(wěn)定。將這樣的氧化鋅應(yīng)用于橡膠生產(chǎn)中時(shí)，易于出現(xiàn)氧化鋅難以分散、結(jié)團(tuán)等現(xiàn)象，且增加了氧化鋅的用量，使膠料中殘留鋅量較多，不僅浪費(fèi)了鋅資源，亦極大污染了環(huán)境。如何提高高活性納米氧化鋅的比表面積，成為業(yè)界研究之重點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高活性納米氧化鋅的制備方法，此制備方法可操作性強(qiáng)，并且可有效地節(jié)約制備原料，具有較大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。同時(shí)，此制備方法制備得到的高活性納米氧化鋅具有較高的活性，粒徑均勻，比表面積大，性能穩(wěn)定。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高活性納米氧化鋅，通過上述的制備方法制備而得到。此高活性納米氧化鋅具有較高的活性，粒徑均勻，比表面積大，性能穩(wěn)定。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。
本發(fā)明提出一種高活性納米氧化鋅的制備方法，其包括：
將重量比為1:1.1～1.5純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在70～80℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量小于1.5g/l后得到混合液；
將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅；
洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅；
將含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在600～700℃的溫度下進(jìn)行閃蒸煅燒。
本發(fā)明提出一種一種高活性納米氧化鋅，通過高活性納米氧化鋅的制備方法制備得到。
本發(fā)明實(shí)施例的一種高活性納米氧化鋅及其制備方法的有益效果是：
提供的一種高活性納米氧化鋅的制備方法，首先，通過將重量比為1:1.1～1.5純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在70～80℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量小于1.5g/l后得到混合液。得到的混合液中的zn2+的含量得到有效地控制，為后期制備得到高活性的納米氧化鋅提供了足夠的保障。其次，將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。去除了溶液中多于的水分與雜質(zhì)。接著，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅。并將此含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在600～700℃的溫度下進(jìn)行閃蒸煅燒即可得到納米氧化鋅。這樣設(shè)計(jì)，使得制備得到的高活性納米氧化鋅具有較高的活性，粒徑均勻，比表面積大，性能穩(wěn)定。同時(shí)，此方法可操作性強(qiáng)，并且可有效地節(jié)約制備原料，具有較大的市場(chǎng)推廣價(jià)值。
提供的高活性納米氧化鋅，通過上述的制備方法制備而得到。此高活性納米氧化鋅具有較高的活性，粒徑均勻，比表面積大，性能穩(wěn)定。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的高活性納米氧化鋅及其制備方法進(jìn)行具體說明。
一種高活性納米氧化鋅的制備方法，其包括：
首先，將重量比為1:1.1～1.5純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在70～80℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量小于1.5g/l后得到混合液。得到的混合液中的zn2+的含量得到有效地控制，為后期制備得到高活性的納米氧化鋅提供了足夠的保障。
作為優(yōu)選的方案，進(jìn)行中和作業(yè)前還包括調(diào)節(jié)純凈的硫酸鋅溶液的濃度至100～120g/l。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，純凈的硫酸鋅溶液的濃度還可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇，本發(fā)明不做限定。
具體地，中和反應(yīng)是首先將純凈硫酸鋅溶液濃度調(diào)整在100～120g/l，并用泵打入硫酸鋅溶液計(jì)量罐。同時(shí)配制一定濃度的純堿溶液，并倒入純堿溶液計(jì)量罐。經(jīng)過分析后，啟動(dòng)硫酸鋅溶液進(jìn)料泵和純堿溶液進(jìn)料泵，將兩種溶液按1:1.1～1.5，通過轉(zhuǎn)子流量計(jì)計(jì)量，進(jìn)入超重力旋轉(zhuǎn)反應(yīng)器，在高速旋轉(zhuǎn)的離心力作用下，兩種液體快速進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)超重力反應(yīng)器出液口，將反應(yīng)的物料加入中和反應(yīng)罐，攪拌30分鐘后，開始升溫至70℃～80℃，然后取樣化驗(yàn)，測(cè)定料液的ph值、當(dāng)zn2+含量<1.5g/l時(shí)，確定反應(yīng)終點(diǎn)。同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有的攪拌速度均可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇與調(diào)整，本發(fā)明不做限定。
進(jìn)一步地，向混合物中加入1～2份的次鋅粉是分兩次進(jìn)行，且每次加入重量份數(shù)為0.5～1份的次鋅粉。當(dāng)然，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，次鋅粉的分批次的具體的加入情況還可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇，本發(fā)明不做限定。
具體地，純凈的硫酸鋅溶液是通過將濃度為90～110g/l的硫酸鋅溶液依次進(jìn)行第一凈化作業(yè)以及第二凈化作業(yè)后得到的，且第一凈化作業(yè)用于去除硫酸鋅溶液中的金屬渣，第二凈化作業(yè)用于去除硫酸鋅溶液中的沉淀。
其中，濃度為90～110g/l的硫酸鋅溶液是通過將按照重量份數(shù)計(jì)的1～2份的濃硫酸緩慢加入5～8份的水中形成混合物，且待溫度升至55～65℃后，向混合物中加入1～2份的次鋅粉并攪拌1～1.5h后制備得到的。優(yōu)選地，加入6份的水。同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有的攪拌速度均可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇與調(diào)整，本發(fā)明不做限定。
其中，第一凈化作業(yè)是將硫酸鋅溶液升溫至80～85℃，并調(diào)節(jié)溶液的ph值至5.0～5.5后，加入濃度為0.1～0.15mol/l的高錳酸鉀直至mn2+的含量小于1mg/l停止后過濾掉金屬渣。
詳細(xì)地，硫酸鋅溶液用泵打入凈化罐內(nèi)，對(duì)凈化罐內(nèi)液體加溫直至液體溫度達(dá)到80℃，調(diào)整溶液ph值為5.0，攪拌均勻，然后不間斷的持續(xù)加入濃度為0.1mol/l的高錳酸鉀并結(jié)合以攪拌，并每隔3～5min用原子吸收法檢測(cè)mn2+含量，直至mn2+含量<1mg/l后停止，接著，通過壓濾機(jī)將凈化罐內(nèi)的溶液內(nèi)的鐵、錳渣濾出，過濾后的液體為一次凈化硫酸鋅溶液。同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有的攪拌速度均可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇與調(diào)整，本發(fā)明不做限定。
其中，第二凈化作業(yè)是將進(jìn)行第一凈化作業(yè)后的溶液加溫到50～52℃后，依次加入濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的ph至3.5～4，加入鋅粉再次調(diào)節(jié)ph至5～5.4，然后攪拌1～1.5h后過濾沉淀。同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有的攪拌速度均可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇與調(diào)整，本發(fā)明不做限定。
詳細(xì)地，將硫酸鋅溶液用泵打入置換罐內(nèi)，加溫到50～52℃，之后不斷的加入濃硫酸調(diào)整溶液的ph值，當(dāng)ph值為3.5～4時(shí)，投入金屬鋅粉，當(dāng)ph值調(diào)到5～5.4時(shí)，停止添加，加完后攪拌至少1～1.5h，然后過濾掉沉淀的沉淀制成純凈硫酸鋅溶液。
作為優(yōu)選的方案，高活性納米氧化鋅的制備方法還包括向混合物中加入1～2份的次鋅粉并攪拌1～1.5h后制備得到的硫酸鋅溶液在進(jìn)行第一凈化作業(yè)之前進(jìn)行過濾。此次過濾作業(yè)可有效地去除雜質(zhì)。同時(shí)，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所有的攪拌速度均可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇與調(diào)整，本發(fā)明不做限定。
其次，將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。由于上述的中和反應(yīng)罐生成堿式碳酸鋅和硫酸鈉的混合物料。因此，采用壓濾機(jī)分離混合物料分別后即可形成堿式碳酸鋅料漿和硫酸鈉成品。硫酸鈉回收，堿式碳酸鋅料漿待用。
接著，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅。
具體地，水洗是在水洗罐中進(jìn)行的，經(jīng)過水洗，洗去物料內(nèi)的硫酸根離子，直到物料內(nèi)的硫酸根離子洗徹底，把洗徹底的物料，進(jìn)入壓濾機(jī)，把水排掉得到成型且含水分低的堿式碳酸鋅濾餅，其中，清洗徹底的標(biāo)準(zhǔn)為：取樣過濾，用bacl2溶液滴定，無白色沉淀即為徹底。
然后，將含水量25～35％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在600～700℃的溫度下進(jìn)行閃蒸煅燒。
具體地，將堿式碳酸鋅濾餅由動(dòng)態(tài)煅燒爐煅燒，煅燒形成的尾氣進(jìn)入斯徳干燥機(jī)內(nèi)，把含水量25～35％堿式碳酸鋅濾餅送入干燥機(jī)，經(jīng)打散干燥形成粉狀的堿式碳酸鋅進(jìn)入動(dòng)態(tài)煅燒爐內(nèi)，將天然氣燃燒后形成的熱空氣送入煅燒爐內(nèi)，同送入爐內(nèi)的堿式碳酸鋅進(jìn)行混合傳熱，經(jīng)600～700℃的熱空氣加熱，堿式碳酸鋅經(jīng)快速分解為氧化鋅，分解后的氧化鋅經(jīng)捕集器捕集進(jìn)入儲(chǔ)倉，即為成品活性高、比表面積大的納米氧化鋅。
其中，在此溫度下進(jìn)行閃蒸煅燒，一方面能有效地避免堿式碳酸鋅不能完全分解的問題。另一方面，還能有效地避免由于煅燒溫度太高所造成的納米氧化鋅粒子相互融合，團(tuán)聚現(xiàn)狀加重成大顆粒等現(xiàn)象的出現(xiàn)。
本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種高活性納米氧化鋅是通過上述的制備方法制備得到的。
以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供了一種高活性納米氧化鋅，通過以下方法制備而成：
首先，將重量比為1:1.1純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在70℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量1.4g/l后得到混合液。
其次，將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。
然后，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量25％的堿式碳酸鋅濾餅。
接著，將含水量25％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在天然氣燃燒后形成的溫度為600℃的熱空氣下進(jìn)行閃蒸煅燒。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的一種高活性納米氧化鋅的制備方法與實(shí)施例1提供的高活性納米氧化鋅的制備方法的區(qū)別在于：
首先，將按照重量份數(shù)計(jì)的1～2份的濃硫酸緩慢加入5～8份的水中形成混合物，且待溫度升至55℃后，向混合物中分兩次，每次加入0.5份的次鋅粉并攪拌1h制備得到純凈的硫酸鋅溶液。
其次，將硫酸鋅溶液升溫至80℃，并調(diào)節(jié)溶液的ph值至5.0后，加入濃度為0.1mol/l的高錳酸鉀直至mn2+的含量為0.9mg/l停止后過濾掉鐵渣、錳渣。
再其次，將進(jìn)行過濾掉鐵渣、錳渣后的溶液加溫到50℃后，依次加入濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的ph至3.5，加入鋅粉再次調(diào)節(jié)ph至5，然后攪拌1h后過濾沉淀后得到純凈的硫酸鋅溶液。
然后，調(diào)節(jié)純凈的硫酸鋅溶液的濃度至100g/l。將重量比為1:1.2純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在60℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量為1.3g/l后得到混合液。并將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。
然后，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量30％的堿式碳酸鋅濾餅。
接著，將含水量30％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在天然氣燃燒后形成的溫度為650℃的熱空氣下進(jìn)行閃蒸煅燒。
實(shí)施例3
本實(shí)施例提供的一種高活性納米氧化鋅的制備方法與實(shí)施例1提供的高活性納米氧化鋅的制備方法的區(qū)別在于：
首先，將按照重量份數(shù)計(jì)的1.5份的濃硫酸緩慢加入7份的水中形成混合物，且待溫度升至60℃后，向混合物中分兩次，每次加入0.8份的次鋅粉并攪拌1.2h制備得到100g/l的硫酸鋅溶液。
其次，將100g/l的硫酸鋅溶液升溫至82℃，并調(diào)節(jié)溶液的ph值至5.3后，加入濃度為0.13mol/l的高錳酸鉀直至mn2+的含量為0.7mg/l停止后過濾掉鐵渣、錳渣。
再其次，將進(jìn)行過濾掉鐵渣、錳渣后的溶液加溫到51℃后，依次加入濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的ph至3.8，加入鋅粉再次調(diào)節(jié)ph至5.2，然后攪拌1.3h后過濾沉淀后得到純凈的硫酸鋅溶液。
然后，調(diào)節(jié)純凈的硫酸鋅溶液的濃度至120g/l。將重量比為1:1.5純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在80℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量為1.1g/l后得到混合液。并將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。
然后，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量35％的堿式碳酸鋅濾餅。
接著，將含水量35％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在天然氣燃燒后形成的溫度為680℃的熱空氣下進(jìn)行閃蒸煅燒。
實(shí)施例4
本實(shí)施例提供的一種高活性納米氧化鋅的制備方法與實(shí)施例1提供的高活性納米氧化鋅的制備方法的區(qū)別在于：
首先，將按照重量份數(shù)計(jì)的2份的濃硫酸緩慢加入8份的水中形成混合物，且待溫度升至65℃后，向混合物中分兩次，每次加入1份的次鋅粉并攪拌1.5h制備得到純凈的硫酸鋅溶液。
其次，將硫酸鋅溶液升溫至85℃，并調(diào)節(jié)溶液的ph值至5.5后，加入濃度為0.15mol/l的高錳酸鉀直至mn2+的含量為0.7mg/l停止后過濾掉鐵渣、錳渣。
再其次，將進(jìn)行過濾掉鐵渣、錳渣后的溶液加溫到52℃后，依次加入濃硫酸調(diào)節(jié)溶液的ph至4，加入鋅粉再次調(diào)節(jié)ph至5.4，然后攪拌1.5h后過濾沉淀后得到純凈的硫酸鋅溶液。
然后，調(diào)節(jié)純凈的硫酸鋅溶液的濃度至120g/l。將重量比為1:1.5純凈的硫酸鋅溶液與純堿溶液混合后在80℃的溫度下進(jìn)行中和作業(yè)，并調(diào)節(jié)中和作業(yè)后的溶液中的zn2+的含量為1.2g/l后得到混合液。并將混合液壓濾并分離后得到堿式碳酸鋅。
再然后，洗去堿式碳酸鋅中的硫酸根，并壓濾得到含水量35％的堿式碳酸鋅濾餅。
接著，將含水量35％的堿式碳酸鋅濾餅進(jìn)行干燥得到粉狀的堿式碳酸鋅，然后對(duì)粉狀的堿式碳酸鋅在天然氣燃燒后形成的溫度為700℃的熱空氣下進(jìn)行閃蒸煅燒。
綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例提供的高活性納米氧化鋅具有較高的活性，粒徑均勻，比表面積大，性能穩(wěn)定。
以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。