CN105668521B - 一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法 - Google Patents

一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，以氢氧化钙为原料的制备方法包括将Ca(OH)2置于反应器中，加蒸馏水，调成浆状；将反应器安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.02g‑‑0.05g稳定剂的H2O2，同时加入复合分散剂；反应5min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。加入一种复合分散剂，可以使过氧化钙的反应产率和纯度比现有市场技术提高5％和15％，有效地降低了应用母体“二次污染”发生的概率，提高了过氧化钙的应用效果。

Description

一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法
技术领域
本发明属于纳米技术领域，尤其涉及一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法。
背景技术
过氧化钙是一种白色或微黄色结晶性粉末。无臭、几乎无味，相对密度2.92，熔点275摄氏度，微溶于乙醇丙酮，在湿空气中能分解与稀酸反应生成过氧化氢。在环境保护方面，过氧化钙可以用于改善地表水质、处理重金属粒子废水和治理赤潮等；在农业种植方面，过氧化钙用于植物根系供氧、生化改良土壤土质、水稻种子包衣、作氧肥及生物复合肥等；在水产养殖方面可以作为释氧剂增加水中溶解氧、调节水的PH值、改良水质、消灭病原菌；在食品加工方面过氧化钙可用于食品、果蔬保鲜、饲料添加剂、面团改良、食品消毒等；在冶金工业上可以用于脱磷和贵重金属提取；在橡胶与化学工业中作天然橡胶硫化剂、聚硫橡胶硬化剂/封闭剂、不饱和聚酯树脂引发剂等。过氧化钙还可用于日化行业做牙齿清洁剂、家用消毒除臭剂等。此外，过氧化钙也可用于应急供氧、香烟制造和涂料工业等。
过氧化钙的制备现有的技术一是采用半干法工艺，即将氢氧化钙调制成浆状再和一定浓度的过氧化氢反应一定时间，再抽滤、烘干。二是采用湿法工艺，即向可溶性钙盐溶液中加入一定浓度的过氧化氢反应一定时间，再抽滤、烘干。为了提高过氧化氢的利用率，在反应体系中加入一定量的稳定剂(如磷酸二氢钠、磷酸二氢钾、磷酸铵等)。这两种方法得到的过氧化钙的最大纯度为80％。过氧化钙产品的有关标准中规定过氧化钙的纯度应为55％以上。过氧化钙的纯度越高和粒径越小，在应用中就能减少杂质向待处理的母体(如地表水、土壤、食品等)引入和应用效果，减少过氧化钙的用量，降低成本，减少不必要的麻烦。为了提高过氧化钙的质量、应用效果和降低生产成本，其纯度和收率应该进一步增加粒径进一步缩小。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，旨在解决有效降低应用母体“二次污染”发生的概率，提高过氧化钙的应用效果的问题。
本发明是这样实现的，一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，所述高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法包括以下步骤：
将Ca(OH)2置于反应器中，加蒸馏水，调成浆状；
将反应器安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.02g--0.05g稳定剂的H2O2，H2O2浓度30％-32％，40g稳定剂混合液中含有0.02g-0.05g，同时加入复合分散剂；
反应5min-6min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于145℃-155℃下2h±5min至恒重，制得过氧化钙产品。
进一步，所述复合分散剂包括聚已二醇-200、聚已二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚已二醇-200：聚已二醇-400：EDTA二钠盐1M＝4:2～1:1～0.5，M表示g/mol。
本发明另一目的在于提供一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，所述高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙制的备方法包括以下步骤：
将CaCl2置于反应器中，搅拌混和；
将反应器准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.05-0.06g稳定剂的24％-25％H2O2，同时加入24％-25％的氨水和复合分散剂；
反应1min-1.2min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于145℃-155℃下2h±5min至恒重，制得过氧化钙产品。
进一步，所述稳定剂为磷酸一氢盐或磷酸二氢盐。
进一步，所述复合分散剂包括聚已二醇-200、聚已二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚已二醇-200：聚已二醇-400：EDTA二钠盐1M＝8.5：4：2.5。
本发明就是提供了一种高纯度和纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备技术，通过本发明制备的过氧化钙其纯度达到了85％，粒径在30--70nm之间，在反应体系中，加入一种复合分散剂，可以使过氧化钙的反应产率和纯度比现有市场技术提高5％和15％，有效地降低了应用母体“二次污染”发生的概率，提高了过氧化钙的应用效果。如利用本发明制备的过氧化钙处理一印染废水，和市售过氧化钙用量相同，采用同样的处理工艺，其印染废水COD的去除率提高15％。稳定剂的加入，有效地减缓了H2O2的挥发分解损失，提高了H2O2的利用率；复合分散剂的引入，使反应物更光滑、不易聚集，颗粒更细，充分提高了反应原料的均匀接触程度从而获得应用处理效果更好的过氧化钙，所制备出的过氧化钙产品粒径达到纳米级，粒度更加均匀。本发明的过氧化钙的氧化性能大大提高，稳定性好、纯度高。
附图说明
图1是本发明实施例提供的以氢氧化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法流程图；
图2是本发明实施例提供的以氯化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法流程图。
图3是本发明实施例提供的CaO2扫描电镜特征示意图；
图中：a市售60％CaO2电镜图；b氢氧化钙法制得的CaO2电镜图；c氯化钙法制得的CaO2电镜图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明在过氧化钙传统制备工艺的基础上，添加了稳定剂和复合分散剂。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
如图1：一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，以氢氧化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法包括以下步骤：
S101：将7.6100g Ca(OH)2置于反应器中，加40mL蒸馏水，调成浆状；
S102：将反应器安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.02--0.05g稳定剂的H2O2 10mL，同时加入0.7mL复合分散剂；
S103：反应5min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。
所述稳定剂为磷酸一氢盐或磷酸二氢盐。
所述复合分散剂包括聚已二醇-200、聚已二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚已二醇-200：聚已二醇-400：EDTA二钠盐1M＝4:2～1:1～0.5。
如图2：一种以氯化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
S201：将25mL 0.5g/L CaCl2置于反应器中，搅拌混和均匀；
S202：将反应器准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.06g稳定剂的24％H2O2 10mL，同时加入20mL 25％的氨水和15mL复合分散剂，
S203：反应1min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。
所述稳定剂为磷酸一氢盐或磷酸二氢盐。
所述复合分散剂包括聚已二醇-200、聚已二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚已二醇-200：聚已二醇-400：EDTA二钠盐1M＝8.5：4：2.5。
稳定剂的加入，有效地减缓了H2O2的挥发分解损失，提高了H2O2的利用率，稳定剂为磷酸一氢盐或磷酸二氢盐，每mLH2O2中添加稳定剂的量为0.002--0.005g。
复合分散剂的引入，使反应物更光滑、不易聚集，颗粒更细，充分提高了反应原料的均匀接触程度从而获得应用处理效果更好的过氧化钙，所制备出的过氧化钙产品粒径达到纳米级，粒度更加均匀。复合分散剂的组成为：peg-200(聚已二醇-200)+peg-400(聚已二醇-400)+Na2EDTA(EDTA二钠盐1M)，比例为：4:2～1:1～0.5，即将这几种原料按体积比混合均匀，然后按实施例的用量加入到反应体系中，即得到了高收率和高纯度粒径均匀的过氧化钙。
下面结合具体实施例对本发明的应用原理作详细描述。
实施例1将7.6100g Ca(OH)2置于反应器中，加40mL蒸馏水，调成浆状，准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.03g稳定剂的H2O210mL，同时加入0.7mL复合分散剂(体积比0.4：0.2：0.1)，反应5min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。其纯度和收率分别为75％和75％。用此产品1.0g加入到50mLCODcr 2200mg/L印染废水中，震荡反应40min，其CODcr的去除率达到75％，脱色率达到100％。
实施例2将7.6100g Ca(OH)2置于反应器中，加40mL蒸馏水，调成浆状，准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.03g稳定剂的H2O210mL，同时加入0.7mL复合分散剂(体积比0.5：0.15：0.05)，反应5min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。其纯度和收率分别为75.6％和74.9％。用此产品1.0g加入到50mL CODcr 2200mg/L印染废水中，震荡反应40min，其CODcr的去除率达到75.9％，脱色率达到100％。
实施例3将25mL 0.5g/L CaCl2置于反应器中，搅拌混匀，准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.06g稳定剂的24％H2O2 10mL，同时加入20mL 25％的氨水和15mL复合分散剂(体积比8.5：4：2.5)，反应1min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。其纯度和收率分别为79.6％和79.9％。用此产品1.0g加入到50mL CODcr 2200mg/L印染废水中，震荡反应40min，其CODcr的去除率达到78％，脱色率达到100％。
实施例4将25mL 0.5g/L CaCl2置于反应器中，搅拌混匀，准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.06g稳定剂的24％H2O2 10mL，同时加入20mL 25％的氨水和15mL复合分散剂(体积比11：2.5：1.5)，反应1min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于150℃下2h至恒重，制得过氧化钙产品。其纯度和收率分别为80％和78.9％。用此产品1.0g加入到50mL CODcr 2200mg/L印染废水中，震荡反应40min，其CODcr的去除率达到78.5％，脱色率达到100％。
下面结合对比对本发明的应用效果作详细的说明。
将常规市售60％CaO2与氢氧化钙法和氯化钙法制得的CaO2产品的扫描电镜图进行对比分析。结果如图3所示。由图3可以看出，a中市售60％CaO2电镜图中CaO2排列有空隙，CaO2颗粒较大，说明该CaO2的纯度较低，处理效果不是很好。而从b中氢氧化钙法制得的CaO2电镜图可见，CaO2空隙相对较小并且空隙减少，CaO2颗粒相对变小，说明相对于市售60％CaO2，氢氧化钙法制得的CaO2纯度和性能都有所提高。从c图氯化钙法制得的CaO2电镜图可以看出CaO2颗粒变小变细，排列密集，颗粒间基本无空隙，说明氯化钙法制得的CaO2纯度和性能大大提升。市售CaO2的纯度为60％，氢氧化钙法制得CaO2纯度达到67.91％，氯化钙法制得的CaO2纯度达到79.24％，这也和制备实验的结果相同。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙制备方法，其特征在于，以氢氧化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙制备方法包括以下步骤：
将Ca(OH)2置于反应器中，加蒸馏水，调成浆状；
将反应器安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.02g--0.05g稳定剂的H2O2，H2O2浓度30％-32％，40g稳定剂混合液中含有0.02g-0.05g，同时加入复合分散剂；
反应5min-6min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于145℃-155℃下2h±5min至恒重，制得过氧化钙产品；
所述复合分散剂包括聚乙二醇-200、聚乙二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚乙二醇-200：聚乙二醇-400：1M EDTA二钠盐＝4:2～1:1～0.5，M表示g/mol；
所述稳定剂为磷酸一氢盐或磷酸二氢盐；
以氯化钙为原料的高纯度纳米粒径表面光滑的过氧化钙制备方法包括以下步骤：
将CaCl2置于反应器中，搅拌混和；
将反应器准确安装在精密增力电动搅拌器支架上，启动搅拌器，通过滴液漏斗滴入含有0.05-0.06g稳定剂的24％-25％H2O2，同时加入24％-25％的氨水和复合分散剂；
反应1min-1.2min后关闭搅拌器，静置沉饼，用抽滤机抽滤，置于恒温鼓风干燥机中于145℃-155℃下2h±5min至恒重，制得过氧化钙产品；
所述复合分散剂包括聚乙二醇-200、聚乙二醇-400和EDTA二钠盐1M，所述复合分散剂按体积比：聚乙二醇-200：聚乙二醇-400：1M EDTA二钠盐＝8.5：4：2.5。
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