CN103159248A - 一种纳米硫酸钡颗粒的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米硫酸钡颗粒的生产方法，包括以下步骤：向浓度为0.01-0.3 mol/L的氯化钡溶液中加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1，加入双十烷基二甲基溴化铵，双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为氯化钡摩尔浓度的0.1-0.5%，得溶液一；向摩尔浓度与氯化钡溶液相同的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，双十烷基二甲基溴化铵在溶液中的摩尔浓度为硫酸钠摩尔浓度的0.1-0.5%，得溶液二；将溶液一和二分别接微反应器入口，将反应产物过滤、洗涤，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。本发明用微反应器在络合剂存在的条件下，利用表面活性剂抑制硫酸钡沉淀长大，得到粒径细小，且粒径可以控制的纳米硫酸钡颗粒。
Description
[技术领域]
本发明涉及无机合成化学领域，尤其涉及一种纳米硫酸钡颗粒的生产方法。
[背景技术]
纳米硫酸钡广泛应用于油漆、油墨、涂料、纤维以及塑料等行业。纳米硫酸钡的生产方法主要有微反应器法、超重力法、络合法、微乳液法、超声波法以及其他方法。
张明等（EDTA络合法合成硫酸钡微粒，中国有色金属学报，19（8），1511-1515）提出了一种合成纳米硫酸钡的方法，该方法使用氯化钡和硫酸钠在EDTA存在下，得到了粒径1微米的硫酸钡颗粒；ZHAO Y H（Effect of EDTA and phosphate on particle size duringprecipitation of nanosized BaSO4 particles(J).Chem.Lett,2006,35(9),1040-1041）使用EDTA络合法获得了粒径为16纳米的硫酸钡颗粒。
乔永志（超声波法制备纳米硫酸钡影响因素分析，河北工业科技，29（1），16--19）使用超声波辅助，合成了平均粒径55纳米的硫酸钡颗粒。李军平（纳米硫酸钡粒子超重力法制备及其表征，山西化工，22（1），9--10）用超重力法制备了粒径约20纳米的硫酸钡。
赵华（微反应器制备纳米硫酸钡研究，无机盐工业，40（1），29-31）单独使用微反应器，不添加络合剂和表面活性剂的情况下，制备出粒径32纳米的硫酸钡颗粒。
王敏等（用油包水型微乳液法制备超细硫酸钡颗粒，清华大学学报（自然科学版），42（12），1594-1597）采用微乳液法合成了粒径约15微米的纳米硫酸钡颗粒。
但是，这些文献公开的方法很难获得粒径小于10纳米的硫酸钡颗粒。
[发明内容]
本发明要解决的技术问题是提供一种能够获得粒径较为细小的硫酸钡颗粒的纳米硫酸钡颗粒的生产方法。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是，一种纳米硫酸钡颗粒的生产方法，包括以下步骤：
101)将氯化钡配制成摩尔浓度为0.01-0.3 mol/L的氯化钡水溶液；
102)向氯化钡水溶液中加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1；
103)向步骤102获得的混合溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使双十烷基二甲基溴化铵在混合溶液中的摩尔浓度为氯化钡在混合溶液中的摩尔浓度的0.1-0.5%，得到第一反应物溶液；
104)配制硫酸钠水溶液，硫酸钠水溶液的摩尔浓度与步骤101中配制的氯化钡水溶液的摩尔浓度相同；
105)向步骤104获得的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使得双十烷基二甲基溴化铵在溶液中的摩尔浓度为溶液中硫酸钠摩尔浓度的0.1-0.5%，得到第二反应物溶液；
106)将步骤103得到的第一反应物溶液接微反应器的第一入口，将步骤105得到的第二反应物溶液接微反应器的第二入口；调节微反应器的流量，使得第一入口的流量和第二入口的流量等同；在微反应器的出口处收集反应产物，将反应产物过滤、洗涤，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。
以上所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，在步骤103中，用硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节第一反应物溶液的PH值到9.2-9.8。
以上所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，在步骤106中，微反应器反应温度保持在20--30℃。
以上所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，微反应器的出口流量为100--1000L/h。
以上所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法在步骤106中，用按重量比含有0.05-0.2%的双十烷基二甲基溴化铵水溶液洗涤过滤物
本发明用微反应器在络合剂存在的条件下，利用表面活性剂抑制硫酸钡沉淀长大，得到粒径细小，且粒径可以控制的纳米硫酸钡颗粒。
[具体实施方式]
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
本发明采用的主要原料有：
固体氯化钡(山东众诚钡盐股份有限公司)
EDTA二钠盐(保定凯越化工有限公司 )
双十烷基二甲基溴化铵(江苏宜兴凯利达化学有限公司)
硫酸钠（广州天虹化工科技有限公司）
实施例1、
1)将氯化钡配制成摩尔浓度为0.01 mol/L的氯化钡水溶液。
2)向氯化钡水溶液里面加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1。
3)向步骤2获得的混合溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使得双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为氯化钡摩尔浓度的0.5%，得到反应物1的溶液。
4)将步骤3中配制好的的溶液用0.5mol/L硫酸或者0.5mol/L氢氧化钠溶液调节PH值到9.5±0.3，得到反应物1的溶液。
5)配制与步骤1中氯化钡水溶液摩尔浓度相同的硫酸钠水溶液。
6)向步骤5获得的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使溶液中双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为硫酸钠摩尔浓度的0.5%，得到反应物2的溶液。
7)将步骤4中所配制的反应物1溶液接入微反应器的第一个泵入口处，将6中配制的反应物2溶液接入微反应器的第二个泵入口处.）将产物接收容器接到微反应器的出口处。
8)准备好换热系统，并开启之，保持微反应器的反应温度为20--30℃。启动微反应器，调节微反应器的流量为1000L/h，使得第一泵入口管道的流量和第二泵入口管道的流量等同。
9)收集反应产物，并过滤，用按重量百分比含有0.1%的双十烷基二甲基溴化铵溶液洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。
经检测，测得产品粒径（D10）为1.0纳米，粒径（D50）为1.1纳米，粒径（D90）为1.2纳米。其中，D10的含义为粒子的粒径从小到大排列，10%的数量粒子对应的粒径。D50的含义为粒子的粒径从小到大排列，50%的数量粒子对应的粒径，……。
实施例2、
1)将氯化钡配制成摩尔浓度为0.15 mol/L的氯化钡水溶液。
2)向氯化钡水溶液里面加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1。
3)向步骤2获得的混合溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使得双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为氯化钡摩尔浓度的0.1%，得到反应物1的溶液。
4)将步骤3中配制好的的溶液用0.5mol/L硫酸或者0.5mol/L氢氧化钠溶液调节PH值到9.5±0.3，得到反应物1的溶液。
5)配制与步骤1中氯化钡水溶液摩尔浓度相同的硫酸钠水溶液。
6)向步骤5获得的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使溶液中双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为硫酸钠摩尔浓度的0.1%，得到反应物2的溶液。
7)将步骤4中所配制的反应物1溶液接入微反应器的第一个泵入口处，将6中配制的反应物2溶液接入微反应器的第二个泵入口处.）将产物接收容器接到微反应器的出口处。
8)准备好换热系统，并开启之，保持微反应器的反应温度为20--30℃。启动微反应器，调节微反应器的流量为500L/h，使得第一泵入口管道的流量和第二泵入口管道的流量等同。
收集反应产物，并过滤，用按重量百分比含有0.1%的双十烷基二甲基溴化铵溶液洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。
经检测，测得粒径（D10）为5.3纳米，粒径（D50）为5.8纳米，粒径（D90）为6.5纳米。
实施例3、
9)将氯化钡配制成摩尔浓度为0.3 mol/L的氯化钡水溶液。
10)向氯化钡水溶液里面加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1。
11)向步骤2获得的混合溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使得双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为氯化钡摩尔浓度的0.3%，得到反应物1的溶液。
12)将步骤3中配制好的的溶液用0.5mol/L硫酸或者0.5mol/L氢氧化钠溶液调节PH值到9.5±0.3，得到反应物1的溶液。
13)配制与步骤1中氯化钡水溶液摩尔浓度相同的硫酸钠水溶液。
14)向步骤5获得的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使溶液中双十烷基二甲基溴化铵的摩尔浓度为硫酸钠摩尔浓度的0.3%，得到反应物2的溶液。
15)将步骤4中所配制的反应物1溶液接入微反应器的第一个泵入口处，将6中配制的反应物2溶液接入微反应器的第二个泵入口处.）将产物接收容器接到微反应器的出口处。
16)准备好换热系统，并开启之，保持微反应器的反应温度为20--30℃。启动微反应器，调节微反应器的流量为100L/h，使得第一泵入口管道的流量和第二泵入口管道的流量等同。
收集反应产物，并过滤，用按重量百分比含有0.1%的双十烷基二甲基溴化铵溶液洗涤过滤物，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。
经检测，测得粒径（D10）为11纳米，粒径（D50）为17纳米，粒径（D90）为25纳米。
本发明利用络合法和微反应器法的协同作用，在添加表面活性剂辅助作用下，通过调节微反应器的流速、反应物的浓度和表面活性剂的浓度，可以获得粒径非常细小的纳米硫酸钡粒子，最小粒径可以做到1纳米以下，也可以获得粒径大到近100纳米的硫酸钡颗粒。本发明生产的纳米硫酸钡粒径分布窄，生产成本低，生产效率高，适合大规模工业化生产。
Claims (5)
1.一种纳米硫酸钡颗粒的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
101)将氯化钡配制成摩尔浓度为0.01-0.3 mol/L的氯化钡水溶液；
102)向氯化钡水溶液中加入EDTA二钠盐，使溶液中氯化钡与EDTA二钠盐的摩尔比为1：1；
103)向步骤102获得的混合溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使双十烷基二甲基溴化铵在混合溶液中的摩尔浓度为氯化钡在混合溶液中的摩尔浓度的0.1-0.5%，得到第一反应物溶液；
104)配制硫酸钠水溶液，硫酸钠水溶液的摩尔浓度与步骤101中配制的氯化钡水溶液的摩尔浓度相同；
105)向步骤104获得的硫酸钠水溶液中加入双十烷基二甲基溴化铵，使得双十烷基二甲基溴化铵在溶液中的摩尔浓度为溶液中硫酸钠摩尔浓度的0.1-0.5%，得到第二反应物溶液；
106)将步骤103得到的第一反应物溶液接微反应器的第一入口，将步骤105得到的第二反应物溶液接微反应器的第二入口；调节微反应器的流量，使得第一入口的流量和第二入口的流量等同；在微反应器的出口处收集反应产物，将反应产物过滤、洗涤，将洗涤后的过滤物烘干得到纳米硫酸钡的粉状颗粒。
2.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，其特征在于，在步骤103中，用硫酸溶液或氢氧化钠溶液调节第一反应物溶液的PH值到9.2-9.8。
3.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，其特征在于，在步骤106中，微反应器反应温度保持在20--30℃。
4.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，其特征在于，微反应器的出口流量为100--1000L/h。
5.根据权利要求1所述的纳米硫酸钡颗粒的生产方法，其特征在于，在步骤106中，用按重量比含有0.05-0.2%的双十烷基二甲基溴化铵水溶液洗涤过滤物。
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