CN104512923A - 一种纳米硫酸钡的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米硫酸钡的制备方法，属于无机非金属功能材料的制备领域。主要解决现有纳米硫酸钡的制备过程必须用表面活性剂和配位剂的技术问题。本发明的技术方案是：一种纳米硫酸钡的制备方法，包括以下步骤：a、配制硫酸铵-硝酸铵混合溶液，滴加氨水调节混合溶液的pH为8～10；b、将混合溶液加热至60～80℃，在以200～1000rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中加入氯化钡溶液；c、用离心机对步骤b中生成的硫酸钡乳液进行分离；d、将分离后的硫酸钡烘干，将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得纳米硫酸钡成品。本发明制备的产品用于生产电镀锡钢板的电镀锡液降铅时，钢板镀锡层的含铅量能稳定控制在100ppm以下。

Description

一种纳米硫酸钡的制备方法
技术领域
本发明涉及无机非金属功能材料的制备领域，特别涉及一种纳米硫酸钡的制备方法。
 
背景技术
根据欧盟包装材料指令94/62/EC的要求，在欧盟国家销售的镀锡钢板的镀锡层中含铅量均需在100ppm以下，而只有降低镀液铅含量，才能确保锡层铅在100ppm以下，国外多采用无铅锡粒原料来实现镀液低铅，由于成本问题，该方法在中国国内并不可行。中国国内已有使用钡盐沉淀除铅法的应用研究，原料多采用碳酸钡，碳酸钡与镀液中硫酸反应生成硫酸钡晶体，在硫酸钡晶体长大的过程中，根据晶格置换-包埋原理，吸附镀液中铅。由于碳酸钡有毒，故碳酸钡除铅法存在不当之处。
现有技术中，纳米硫酸钡多采用硫酸盐与可溶性钡盐在络合剂，表面活性剂的保护下制备在100nm以下的纳米硫酸钡颗粒。采用现有的纳米硫酸钡做除铅试验时证明，相对于采用碳酸钡或者可溶性钡盐的体系，除铅效果较差，且纳米硫酸钡产品中氯离子等杂质离子较多。究其原因，主要是制备纳米硫酸钡所使用的原料为氯化物，由于纳米硫酸钡颗粒细小，沉淀与杂质难以做到分离；此外，在制备过程中，络合剂或者表面活性剂进入纳米硫酸钡晶体，形成空间位阻，阻止了在镀液中纳米硫酸钡晶体的长大，从而难以吸附镀液中铅所致，同时由于原料和现有生产工艺的原因，现有的纳米硫酸钡中经常含有一定的氯离子，钠离子等等，对于镀锡钢板的生产不利。
现有技术中采用络合剂、表面活性剂工艺制备的纳米硫酸钡产品用于生产电镀锡钢板的电镀锡液降铅时难以满足电镀锡钢板的含铅量均在100ppm以下的要求。
 
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米硫酸钡的制备方法，主要解决现有技术中纳米硫酸钡的制备过程必须要用表面活性剂和配位剂的技术问题。
为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：
    一种纳米硫酸钡的制备方法，包括以下步骤：
 a、配制硫酸铵-硝酸铵混合溶液，该混合溶液中，含有1～3mol/L的硫酸铵和2～5mol/L的硝酸铵，通过滴加氨水调节混合溶液的pH为8～10；
 b、将混合溶液加热至60～80℃，在以200～1000rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中加入0.1～0.8mol/L的氯化钡溶液，加入的氯化钡与硫酸铵的摩尔比为1:1，加入时间为20～40min，使混合溶液变为白色硫酸钡乳液；
 c、用离心机对步骤b中生成的硫酸钡乳液进行分离，分离速度为1000～5000rpm，时间为2～4min，分离后将溶液弃去，将底层的沉淀物加水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，取分离后溶液，滴加硝酸银（1%）进行检测，如溶液为白色浑浊（氯化银沉淀），表明沉淀中仍有杂质，硫酸钡纯度不满足要求，需继续按前述的参数加水对硫酸钡进行分离，直至经检测分离后溶液清亮为止，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；
d、将分离后的硫酸钡在140～160℃温度下烘干10～15min，通过研磨机将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到纳米硫酸钡成品。
本发明方法制备的纳米硫酸钡是均匀球状颗粒，平均粒径为20～50nm。制备方法的稳定性好，产品品位高且分散性高，非硫酸钡杂质少。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：
1、本发明的制备方法中无需加入无络合剂，表面活性剂，制备的纳米硫酸钡用于电镀锡钢板的电镀锡液降铅时，电镀锡钢板镀锡层的含铅量能稳定的控制在100ppm以下。
2、本发明的制备方法工艺简单，所制备的纳米硫酸钡粒径小，纳米硫酸钡在电镀锡液介质中可以长大和团聚，有利于电镀锡液中铅去除。
 
附图说明
附图为本发明纳米硫酸钡制备方法的工艺流程图。
 
具体实施方式
下面结合附图和实施例做进一步说明。
实施例1
a、采用本发明工艺流程附图，配制2mol/L硫酸铵与相同体积的4mol/L硝酸铵混合，通过滴加氨水调节混合溶液的pH为10；
b、将混合溶液加热至60℃，在以200rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中滴加0.8mol/L氯化钡溶液，直至加入氯化钡摩尔数与硫酸铵相同，滴加反应时间为20min，使溶液变为白色硫酸钡乳液；
c、用离心机对生成的硫酸钡乳液进行分离，离心机转速度为1000rpm，一次分离时间为2min，弃去上层溶液并加水至原体积，将底层沉淀与水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，取少量上层溶液与硝酸银（1%）混合，继续按前述的参数加水对硫酸钡进行分离3次，经检测分离后溶液清亮，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；
d、将分离后的硫酸钡在电炉上140℃温度下烘干15min，通过研磨机将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到平均粒径为50nm的纳米硫酸钡成品。
实施例2
a、采用本发明工艺流程附图，配制3mol/L硫酸铵与相同体积的5mol/L硝酸铵混合，通过滴加氨水调节混合溶液的pH为8；
b、将混合溶液加热至80℃，在以1000rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中滴加0.1mol/L氯化钡溶液，直至加入氯化钡摩尔数与硫酸铵相同，滴加反应时间为40min，使溶液变为白色硫酸钡乳液；
c、用离心机对生成的硫酸钡乳液进行分离，离心机转速度为5000rpm，一次分离时间为4min，弃去上层溶液并加水至原体积，将底层沉淀与水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，取少量上层溶液与硝酸银（1%）混合，继续按前述的参数加水对硫酸钡进行分离4次，经检测分离后溶液清亮，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；
d、将分离后的硫酸钡在电炉上160℃温度下烘干10min，通过研磨机将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到平均粒径为20nm的纳米硫酸钡成品。
实施例3
a、采用本发明工艺流程附图，配制2mol/L硫酸铵与相同体积的4mol/L硝酸铵混合，通过滴加氨水调节混合溶液的pH为8；
b、将混合溶液加热至70℃，在以600rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中滴加0.4mol/L氯化钡溶液，直至加入氯化钡摩尔数与硫酸铵相同，滴加反应时间为30min，使溶液变为白色硫酸钡乳液；
c、用离心机对生成的硫酸钡乳液进行分离，离心机转速度为2000rpm，一次分离时间为2min，弃去上层溶液并加水至原体积，将底层沉淀与水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，取少量上层溶液与硝酸银（1%）混合，继续按前述的参数加水对硫酸钡进行分离3次，经检测分离后溶液清亮，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；
d、将分离后的硫酸钡在电炉上150℃温度下烘干12min，通过研磨机将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到平均粒径为35nm的纳米硫酸钡成品。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种纳米硫酸钡的制备方法，其特征是，所述纳米硫酸钡的制备方法包括以下步骤：
  a、配制硫酸铵-硝酸铵混合溶液，该混合溶液中，含有1～3mol/L的硫酸铵和2～5mol/L的硝酸铵，通过滴加氨水调节混合溶液的pH为8～10；
  b、将混合溶液加热至60～80℃，在以200～1000rpm搅拌状态下混合均匀，向混合溶液中加入0.1～0.8mol/L的氯化钡溶液，加入的氯化钡与硫酸铵的摩尔比为1:1，加入时间为20～40min，使混合溶液变为白色硫酸钡乳液；
  c、用离心机对步骤b中生成的硫酸钡乳液进行分离，分离速度为1000～5000rpm，时间为2～4min，分离后将溶液弃去，将底层的沉淀物加水混合，按前述的参数再次对硫酸钡乳液进行离心分离，取分离后溶液，滴加硝酸银（1%）进行检测，如溶液为白色浑浊，需继续按前述的参数加水对硫酸钡进行分离，直至经检测分离后溶液清亮为止，弃去上层清液，用无水乙醇替代水与沉淀物混合，按前述的参数对硫酸钡乳液进行一次分离后，弃去乙醇；
 d、将分离后的硫酸钡在140～160℃温度下烘干10～15min，通过研磨机中将烘干后的硫酸钡研磨成粉状保存，得到纳米硫酸钡成品。
2.如权利要求1所述的一种纳米硫酸钡的制备方法，其特征是，制备的纳米硫酸钡成品的平均粒径为20～50nm 。
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