CN108298548A - 生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法 - Google Patents

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Abstract

生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，涉及一种制备颜料的方法。本发明利用废弃催化剂载体分子筛和农业生产产生的秸秆废弃生物质为主要原料，将废弃分子筛、生物质等原料进行干燥，研磨混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封；将密封好的坩埚置于马弗炉中进行程序升温煅烧，得到群蓝颜料粗品；然后将群蓝颜料粗品进行颜料化处理，将洗涤后的群蓝颜料粗品加入到热的亚硫酸钠溶液中搅拌，最后再反复水洗、干燥、粉碎、过滤。所制备的群蓝颜料具有极佳的耐热性、不迁移、容易分散、耐光、不溶于水、不会对环境造成污染。

Description

生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法
技术领域
本发明涉及无机颜料制备方法，具体涉及生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法。
背景技术
随着人类环保意识的不断增强，重金属颜料因其自身的毒害作用，正逐渐被无毒的非金属颜料所取代。群蓝颜料是一种无机非金属颜料，其化学结构为硅铝酸盐，是一种人造的青金石颜料。群蓝环保无毒，耐热性好、不溶于水、耐光照、耐候性、耐碱性、耐高温500℃以下不褪色，具有优异的分散性。由于群蓝具有提白、调色、着色等作用，在塑料、涂料、合成树脂、印刷油墨、橡胶、建筑、纸张、洗涤剂、绘画颜料等多种行业中均有应用。它所具有的红相蓝色是其本身具有特点，不能通过混合其他颜料来达到。
目前，工业上生产群蓝以高岭土为主要原料，活性碳、木炭或松香为还原剂，加入碳酸钠和硫磺等原料，高温煅烧得到的产品。由于资源的限制，目前我国的群蓝产量小，大量依靠进口。
随着石油化工的快速发展，大量的分子筛催化剂被使用到石油化工生产中。分子筛催化剂在多次使用后失效，成为固体废弃物，大量随意堆砌，占用耕地，污染土壤、水源。群蓝的晶格是由硅、铝氧化物构成的网状典型四面体结构所组成的。晶格间分布着钠、硫离子，是一种复杂的钠铝硫代硅酸盐。分子筛的组成主要以硅、铝为主，其次是硫、钙、钠、钛、磷、铁、等元素。基于分子筛的这点特性可作为合成群蓝的原料。
我国生物质能源相当丰富，仅各类农业废弃物（如秸秆等）的资源量每年相当
于3.08亿吨标准煤，如果这部分资源得到很好的利用，人们相当于拥有一个取之不尽的资源宝库。这种生物质具有一定韧性，多孔性，低密度等特点，是一种量大廉价可再生的资源。
发明内容
本发明的目的是提供一种生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，该方法生产工艺简单，反应条件温和、反应周期短、能耗低、绿色经济环保，为工业和农业废弃物的二次利用探索一条新途径。
本发明所述的生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法。
步骤如下：
（1）生物质的筛选及其预处理；
（2）废弃分子筛预处理；
（3）将废弃分子筛、碳酸钠、单质硫、生物质进行干燥处理；
（4）将废弃分子筛和生物质等原料进行研磨、称重、混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，加盖密封；
（5）将坩埚置于马弗炉中进行程序升温煅烧；
（6）将制备好群蓝颜料粗品用热水反复洗涤， 然后将洗涤后的粗品再加入到亚硫酸钠热水中搅拌洗涤，再水洗、干燥、粉碎处理，即得产品。
步骤（1）所用的生物质可以是玉米秸秆、高粱秸秆、稻壳、木屑等中的一种或几种；
步骤（3）所用生物质即为制备群蓝颜料的还原剂，又作为颜料的骨架成分；
步骤（3）中所用分子筛是石油化工生产中废弃催化剂的载体。
步骤（3）中所述的分子筛与碳酸钠的质量比为：1:0.25～4。
步骤（3）中所述的分子筛与单质硫的质量比为：1:0.4～5。
步骤（3）中所述的分子筛与生物质的质量比:1:0.1～8。
步骤（5）中所述的第一阶段煅烧的温度室温～600℃ 保温时间30～90分钟。
步骤（5）中所述的第二阶段煅烧的温度600～800℃保温时间30～180分钟。
步骤（6）中所述的亚硫酸钠溶液的浓度1～8％。
步骤（6）中所述的群蓝颜料粗品与亚硫酸钠溶液的固液质量比为1:2～5。
步骤（6）中所述的热水的水浴温度是40～100℃。
步骤（6）中所叙述的亚硫酸钠溶液的温度40～100℃。
本发明所述的生物质和废弃分子筛一步备群蓝颜料的方法，具体步骤如下：
（1）生物质筛选、清洗、烘干、粉碎、过筛；
（2）将废弃的分子筛预处理后,200℃脱水干燥2h；
（3）将碳酸钠、单质硫、生物质在110℃烘箱中干燥脱水2h；
（4）将原料进行研磨、称量、按比例均匀混合，置于陶瓷坩埚中，压实，加盖密封；
（5）将坩埚置于马弗炉中进行程序控温煅烧；
（6）将制备的群蓝颜料粗品用热水反复洗涤，除去水溶性盐，然后将洗涤后的粗品加入到1％～8％的亚硫酸钠热的水溶液中（固液比为1:2～5）搅拌洗涤搅拌5～10min，再水洗、干燥、粉碎处理。
本发明的创新点在于：
1.本方法利用废弃的分子筛为主要原料制备群蓝颜料，使大量的工业废弃分子筛资源化。
2.该方法直接利用农业废弃生物质为原料，一步法制备群蓝颜料，无需预先制备生物质炭，简化了制备工序，周期短，节约了资源。
3.本方法充分利用生物质中的另一种矿物质元素为制备群蓝颜料所需的原料，充分利用了该原材料，大大降低二次废物的产生，既节约了资源，又保护了生态环境，降低颜料的成本。
4.制备工艺简单，原料廉价易得，反应周期短，反应条件温和，能耗低，产率高。
本发明制备的群颜料经过实验测试，可以满足以下颜料耐性测试指标：（测试）
耐水性，颜料和水接触后，对抗水的溶解，不变色。
耐热性，颜料在500℃，保温120 h不褪色。
挥发物（105±2℃），指标小与1.0符合标准。
耐碱性，2％氢氧化钠水溶液中浸泡120 h不变色。
耐光照性，在紫外灯照射120 h不褪色。
耐溶剂性，颜料和溶剂接触处对抗溶剂的溶解不褪色。
附图说明
图1 是实施例1制备的群蓝颜料的产品图；
图2 是实施例1制备的群蓝颜料的XRD图谱；
图3 是实施例1制备的群蓝颜料的红外图谱；
图4 是实施例1制备的群蓝颜料的拉曼图谱。
具体实施方式
以下提供本发明利用生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法具体实施方法：
实施例1
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3 、单质硫、生物质在110℃下干燥2小时，废弃分子筛在300℃干燥2小时；称取分子筛2000克分子筛，单质硫800 克，碳酸钠500克，生物质200克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以10℃/min的速度升至500℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温40分钟，继续升温，以10℃/min的速度至600℃进行第二阶段煅烧，恒温60分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在40℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群颜料粗品在2％、80℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:3）搅拌5min ，再水洗、干燥、粉碎、过筛得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。
实施例2
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3、单质硫、生物质在110℃下干燥2小时，废弃分子筛在200℃干燥2小时；称取分子筛2000克分子筛，单
质硫1600克，碳酸钠1000克，生物质800克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的速度升至600℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温40分钟，继续升温，以5℃/min的速度升至700℃进行第二阶段煅烧，恒温80分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在70℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群蓝颜料粗品在3％、80℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:2）搅拌10min ，再水洗、干燥、粉碎、过筛得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。
实施例3
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3 、单质硫、生物质在110℃下干燥2小时，废弃分子筛在200℃干燥2小时；称取分子筛2000克，单质硫3000克，碳酸钠1200克，生物质1000克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以15℃/min的速度升至700℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温60分钟，降温350℃进行第二阶段煅烧，恒温70分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在60℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群蓝颜料粗品在4％、70℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:4）搅拌8min ，再水洗、干燥、粉碎、过筛得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。
实施例4
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3 、单质硫、生物质在110℃下干燥2小时，废弃分子筛在200℃干燥2小时；称取分子筛2000克，单质硫4000克，碳酸钠2000克，生物质1600克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的速度升至700℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温40分钟，继续升温，以5℃/min的速度升至800℃进行第二阶段煅烧，恒温90分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在60℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群蓝颜料粗品在5％、90℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:5）搅拌6min ，再水洗、干燥、粉碎，得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。
实施例5
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3 、单质硫、生物质在110℃
下干燥2小时，废弃分子筛在200℃干燥2小时；称取分子筛2000克，单质硫4000克，碳酸钠4000克，生物质2000克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以5℃/min的速度升至650℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温50分钟，自然降温，至450℃进行第二阶段煅烧，恒温30分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在100℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群蓝颜料粗品在2％、80℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:2）搅拌7min ，再水洗、干燥、粉碎、过筛得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。
实施例6
将生物质预处理、打碎、过筛备用。将Na2CO3 、单质硫、生物质在110℃下干燥2小时，废弃分子筛在200℃干燥2小时；称取2000克，单质硫5000克，碳酸钠3000克，生物质1000克，研磨，混合均匀，置于陶瓷坩埚中，压实，密封。将陶瓷坩埚置于马弗炉中，以15℃/min的速度升至500℃进行第一阶段煅烧，采用程序升温，恒温30分钟，继续升温，以15℃/min的速度升至750℃进行第二阶段煅烧，恒温60分钟，得到群蓝粗品。粗品进行颜料化处理，将制备的粗品在70℃热水中反复洗涤，除去水溶性盐，水洗后的群蓝颜料粗品在3％、100℃亚硫酸钠溶液中（固液比为1:3）搅拌9min ，再水洗、干燥、粉碎、过筛得到纯净粒径均匀的群蓝颜料。

Claims (7)

1.生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，其特征在于，所述方法具体步骤为：
（1）生物质的筛选及其预处理；
（2）废弃分子筛的预处理；
（3）将废弃分子筛、碳酸钠、单质硫、粉碎过筛的生物质进行干燥处理；
（4）将原料进行研磨、称量、按比例均匀按比例混合分子筛与碳酸钠的质量比为1：0.25～4；分子筛与单质硫的质量比为1：0.4～5；
置于陶瓷坩埚中，压实，加盖密封；
（5）将坩埚置于马弗炉中进行程序控温煅烧；制备群蓝煅烧升温方式：第一阶段室温～600℃ 时间为30～90min；第二阶段600～800℃ 时间为30～180min；
（6）将制备的群蓝颜料粗品用热水反复洗涤，然后将洗涤后的粗品加入到亚硫酸钠热水中搅拌洗涤，再水洗、干燥、粉碎、过筛处理，即得产品。
2.根据权利要求1所述制备群蓝的方法，其特征在于，步骤（1）所用的生物质是玉米秸秆、高粱秸秆、稻壳、木屑中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述制备群蓝的方法，其特征在于，步骤（3）所用生物质即为制备群蓝颜料的还原剂，又作为颜料的骨架成分。
4.根据权利要求1所述生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，其特征在于，步骤（3）中所用分子筛是石油化工生产中废弃催化剂的载体。
5.根据权利要求1所述生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，其特征在于步骤（4）中分子筛与生物质的质量比1:0.1～8。
6.根据权利要求1所述生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，步骤（6）中所述的亚硫酸钠溶液的浓度为1～8%。
7.根据权利要求1所述生物质和废弃分子筛一步制备群蓝颜料的方法，步骤（6）中所述的群蓝颜料粗品与亚硫酸钠溶液的质量比（固液比）为1:2～5。
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