CN104096552B - 比表面高于350平方米/克的脱硝钛白粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种比表面高于350m²/g的脱硝钛白粉的制备方法，其主要由以下步骤组成：提供一偏钛酸浆料，该偏钛酸浆料中TiO₂浓度为80g/L~100g/L；在搅拌偏钛酸浆料的状钛下加入碳酸氢铵，将浆料的pH值调为6.0~6.5；继续搅拌加入氨水将浆料的pH值调为7.0~7.5；将通过上述步骤得到的浆料压榨脱去吸附水，脱水处理至使物料中的固含量控制在60%以上；将通过上述步骤得到的物料进行烘干，烘干温度为105℃~150℃；以及将烘干后的物料冷却、粉碎后得到高比表面脱硝钛白粉成品。本发明还提供了通过上述方法获得的高比表面脱硝钛白粉，其比表面积可达到350 m²/g以上。

Description

比表面高于350平方米/克的脱硝钛白粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种比表面高于350m²/g的脱硝钛白粉及其制备方法。

背景技术

脱硝钛白粉是新材料领域的重要原材料，在脱硝催化剂行业具有广阔的应用前景。

目前采用液相高温煅烧法和水解法制备得到的钛白粉的比表面积较小，均在300m²/g以下，因此，限制了其在工业上的进一步应用。

发明内容

综上所述，有必要提供一种比表面高于350m²/g的脱硝钛白粉及其制备方法。

一种比表面高于350m²/g的脱硝钛白粉的制备方法，其由以下步骤组成：提供一偏钛酸浆料，该偏钛酸浆料中TiO₂浓度为80g/L～100g/L；在搅拌偏钛酸浆料的状态下加入碳酸氢铵，将浆料的pH值调为6.0～6.5；继续搅拌加入氨水将浆料的pH值调为7.0～7.5；将通过上述步骤得到的浆料压榨脱去吸附水，脱水处理至使物料中的固含量控制在60％以上；将得到的物料进行烘干，烘干温度为105℃～150℃，烘干时间为6小时～20小时；以及将烘干后的物料冷却、粉碎。

一种根据上述方法获得的脱硝钛白粉，其中，所述脱硝钛白粉的比表面积可达到350m²/g以上。

本发明提供的脱硝钛白粉的制备方法中，采用偏钛酸为原料，加入碳酸氢铵和氨水调节pH值经脱水和干燥工艺制备得到的纳米脱硝钛白粉具有较高的比表面积，其比表面积可达到350m²/g以上。且，本方法还具有生产工艺简单，生产成本低，有利于工业化生产等特点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的脱硝钛白粉的制备方法的流程图。

主要元件符号说明

无

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步详细表述。

本发明提供的脱硝钛白粉的制备方法，用偏钛酸为原料，加入碳酸氢铵和氨水调节pH值，经脱水、干燥以及粉碎等工艺制备脱硝钛白粉，其比表面积可高达350平方米/克(m²/g)以上。

请参照图1，所述脱硝钛白粉的制备方法，由以下步骤组成:

步骤(1)，提供一偏钛酸浆料，该偏钛酸浆料中TiO₂浓度为80g/L～100g/L；

步骤(2)，在搅拌偏钛酸浆料的状态下加入碳酸氢铵，将浆料的pH值调为6.0～6.5；

步骤(3)，继续缓慢加入氨水将浆料的pH值调为7.0～7.5；

步骤(4)，将通过步骤(3)得到的浆料继续搅拌，并压榨脱去吸附水，优选的，将通过步骤(3)得到的浆料继续搅拌1小时～3小时；脱水处理至使物料中的固含量控制在60％以上，优选的使物料中的固含量控制在60％～65％；

步骤(5)，将通过步骤(4)得到的物料在105℃～150℃烘干，烘干时间为6小时～20小时，优选地，所述烘干温度为125℃～135℃，所述烘干时间为6小时～10小时；

步骤(6)，将烘干后的物料冷却、粉碎。

在所述步骤中提供的偏钛酸浆料是由硫酸钛水解成硫酸氧钛进一步水解得到的。反应方程式如下：

Ti(SO₄)₂+H₂O＝TiOSO₄+H₂SO₄

TiOSO₄+2H₂O＝H₂TiO₃+H₂SO₄

通过所述步骤(6)之后得到的脱硝钛白粉主要成分的含量为：87～92％的二氧化钛，小于0.5％的硫酸根。脱硝钛白粉的比表面积可达到350m²/g以上。脱硝钛白粉的堆积密度为0.2～0.3g/ml，颗粒粒径在0.2um以下的小球小于3％，颗粒粒径在0.5um以上的小于5％，均为不定性的二氧化钛，且不能生成锐钛型或者金红石型的二氧化钛。

本发明技术方案的机理是：将一定浓度的偏钛酸控制合成高比表面脱硝钛白粉过程中，影响比表面大小的主要因素有添加剂、干燥温度、干燥时间、pH等。控制比表面积的化学原理基于：碳酸氢铵虽然是弱酸弱碱盐，但碳酸氢根比铵根水解剧烈(K_h1>K_h2)，故其呈弱碱性。

HCO₃ ^-+H₂O＝H₂CO₃+OH^-K_h1＝K_W/K_a1(H₂CO₃)＝10^-14/4.2×10^-7

NH₄ ⁺+H₂O＝NH₃H₂O+H⁺K_h2＝K_W/K_b(NH₃H₂O)＝10^-14/1.8×10^-5

碳酸氢铵在10℃以下时，化学性质稳定，基本不分解；10～20℃时，分解不显著；30℃以上时，大量分解，产生氨气、二氧化碳和水。在偏钛酸升温脱水形成颗粒的过程中，利用碳酸氢铵溶液分解并且产生大量的气体，形成多孔的脱硝钛白粉。氨水可以和偏钛酸浆料中的少量硫酸根作用生成硫酸氢铵，其作用是能够保证浆料干燥煅烧后的产品的pH在7左右。

实施例1

本实施例中主要原料为偏钛酸。

将一定浓度的偏钛酸浆料用纯水稀释得到TiO₂浓度为90g/L的偏钛酸浆料，取适量放入烧杯中，在搅拌状态下缓慢加入(控制在30分钟内)碳酸氢铵将物料pH值调为6.0～6.5，继续搅拌缓慢加入氨水将物料pH值调为7.0～7.5；继续搅拌2小时后进行压榨处理，并固含量控制在60％左右；将上述得到的物料转入转窑进行烘干8小时，烘干温度为130℃。烘干产品经冷却后通过雷蒙机粉碎得到高比表面脱硝钛白粉。表1为对雷蒙机不同时间点进行取样分析的结果。

表1

在表1中的所列的参数是通过各个实施例及比较例的制备条件下制备得到的脱硝钛白粉的参数。例如，表中TiO₂(％)指的是制备得到的脱硝钛白粉中实际TiO₂的质量百分含量；SO₄ ^2-(％)指的是制备得到的脱硝钛白粉中残留的硫酸根的质量百分含量，其质量百分含量小于1.50％；所谓的pH值指的是制备得到的脱硝钛白粉成品的pH值。

从表1中可以看出，制备得到的脱硝钛白粉的比表面积可达到350m²/g以上，甚至达到380m²/g。另外，通过本方法获得脱硝钛白粉还具有较小的堆积密度，其堆积密度小于0.30g/ml，在0.25g/ml～0.30g/ml之间。

本发明脱硝钛白粉的制备方法的原理是先用碳酸氢铵来中和偏钛酸，并且用碳酸氢铵来洗涤沉淀偏钛酸，可以把吸附在二氧化钛空隙中的硫酸根洗涤掉，降低了硫的含量。碳酸氢铵分解比氨水产生的气体要多一些，从而可以保证在煅烧期间产生大量的气孔，进而增大二氧化钛的比表面积。另一方面，再用氨水调节溶液的最终pH值，氨水可以和偏钛酸浆液中的少量硫酸根作用生成硫酸氢铵，其作用是能够保证浆料高温煅烧后产品的pH在7左右。如果单加入碳酸氢铵，煅烧后最终产品pH值会远小于7。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (10)

1.一种比表面高于350m²/g的脱硝钛白粉的制备方法，由以下步骤组成：

a.提供一偏钛酸浆料，该偏钛酸浆料中TiO₂浓度为80g/L～100g/L；

b.在搅拌偏钛酸浆料的状态下加入碳酸氢铵，将浆料的pH值调为6.0～6.5；

c.继续搅拌加入氨水将浆料的pH值调为7.0～7.5；

d.将通过步骤c得到的浆料压榨脱去吸附水，脱水处理至使物料中的固含量控制在60％以上；

e.将通过步骤d得到的物料在105℃～150℃烘干，所述烘干时间为6小时～20小时；

f.将烘干后的物料冷却、粉碎。

2.如权利要求1所述的脱硝钛白粉的制备方法，其特征在于，制备得到的脱硝钛白粉中硫酸根的质量百分含量小于1.5％。

3.如权利要求1所述的脱硝钛白粉的制备方法，其特征在于，在所述步骤d中，物料中的固含量控制在60％～65％。

4.如权利要求1所述的脱硝钛白粉的制备方法，其特征在于，在所述步骤e中，所述烘干温度为125℃～135℃。

5.如权利要求1所述的脱硝钛白粉的制备方法，其特征在于，在所述步骤e中，所述烘干时间为6小时～10小时。

6.一种如权利要求1～5任一项制备方法制备获得的脱硝钛白粉，其特征在于，所述脱硝钛白粉的比表面积达到350m²/g以上。

7.如权利要求6所述的脱硝钛白粉，其特征在于，所述脱硝钛白粉的比表面积为360m²/g～380m²/g。

8.如权利要求6所述的脱硝钛白粉，其特征在于，所述脱硝钛白粉的中硫酸根的质量百分含量小于1.50％。

9.如权利要求6所述的脱硝钛白粉，其特征在于，所述脱硝钛白粉的堆积密度小于0.30g/ml。

10.如权利要求6所述的脱硝钛白粉，其特征在于，所述脱硝钛白粉的pH值为7。