CN108862355A - 一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于纳米材料制备技术领域的一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法。将硫酸盐水溶液、钡盐水溶液通入微通道反应器中反应、陈化，所得反应液经离心、洗涤、干燥即得到纳米硫酸钡颗粒，所选硫酸盐为硫酸钠、硫酸铵或过硫酸钠，钡盐为氯化钡、乙酸钡或硝酸钡；得到的硫酸钡颗粒形貌、粒径分布均可控，能较大程度满足医用干片的工业应用。

Description

一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法
技术领域
本发明属于纳米材料制备技术领域，特别涉及一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法。
背景技术
纳米硫酸钡作为一种性质优良的化工无机材料，具有独特化学性质及物理性质，因而在染料、油墨、医药合成、橡胶等行业具有广泛的应用。而粒径分布窄、规整度好的纳米硫酸钡颗粒是获得优能性能的重要指标，因此，高品质的纳米硫酸钡颗粒的制备具有十分重要的现实意义。
纳米硫酸钡颗粒的制备方法有沉淀法、EDTA络合沉淀法、反相微乳液法、微通道法、超重力法等。采用沉淀法制备颗粒时，操作简单，纯度较高，但团聚严重；利用EDTA络合沉淀法制备颗粒时，但颗粒表面吸附的EDTA难以清洗，且产率较低；反相微乳液法制备纳米颗粒时，表面活性剂用量大，成本较高且易造成污染；采用超重力法制备纳米颗粒时，设备昂贵，成本高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法，具体技术方案如下：
一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法包括以下步骤：
(1)分别称取硫酸盐、钡盐固体，溶于蒸馏水中，配制成浓度为0.02～0.15mol/L的水溶液；
其中硫酸盐为硫酸钠、硫酸铵或过硫酸钠(Na2S2O8)，钡盐为氯化钡、乙酸钡或硝酸钡；
(2)以体积流量0.5～2.5mL/min、体积流量比1～5，将硫酸盐水溶液、钡盐水溶液经平流泵通入T型或Y型微通道反应器中，在25℃～45℃下反应，并陈化12小时，完成后从出口处接样，得到反应液；
其中T型或Y型微通道反应器的微通道直径为0.1mm，反应器内径为0.1～0.2mm，反应器长度为5～20cm；进料流体间的接触角为180°或60°；
(3)将步骤(2)所得反应液经离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，并在烘箱中干燥12h，得到纳米硫酸钡颗粒；
反应结束后，用去离子水对管道进行冲洗，同时将管道、反应器浸泡到0.01mol/L的EDPA溶液中进行超声24h。
本发明的有益效果为：本发明所用微通道反应器比表面积大、停留时间小，有利于快速反应，有效提高微观混合效率，防止局部过浓度过高，有效控制颗粒的大小和粒径分布，能较大程度满足医用干片的工业应用；具有操作简单、污染小、原料混合效果好，产品纯度高的优点。
附图说明
图1为本发明提供的微通道法制备硫酸钡颗粒的实验流程图；
图2为实施例1制备的硫酸钡颗粒SEM图；
图3为实施例2制备的硫酸钡颗粒SEM图；
图4为实施例5制备的硫酸钡颗粒SEM图；
图5为实施例7制备的硫酸钡颗粒SEM图；
标号说明：1-恒温器Ⅰ；2-恒温器Ⅱ；3-平流泵Ⅰ；4-平流泵Ⅱ；5-Y型微通道反应器；6-管道。
具体实施方式
本发明提供了一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示的微通道法制备硫酸钡颗粒的实验流程图，在恒温器Ⅰ保存的硫酸盐水溶液经平流泵Ⅰ、恒温器Ⅱ保存的钡盐水溶液经平流泵Ⅱ送入微通道反应器5中进行反应、陈化，所得反应液经离心、洗涤、干燥即得到纳米硫酸钡颗粒。按照如图1所示流程图进行实施例1-7。
实施例1
分别称取2.55g乙酸钡和1.32g硫酸铵于500mL蒸馏水中，充分溶解，在25℃下，将反应物溶液均以0.6mL/min流量经平流泵送入Y型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.2mm，长度为10cm；待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到微米级、片状硫酸钡颗粒粉末，其SEM图如图2所示。
实施例2
分别称取5.10g乙酸钡和4.76g过硫酸钠于500mL蒸馏水中，充分溶解，在35℃下，将反应物溶液均以1.0mL/min流量经平流泵送入Y型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.1mm，长度为10cm；待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到微米级、树叶状硫酸钡颗粒粉末，其SEM图如图3所示。
实施例3
分别称取2.08g氯化钡和1.32g硫酸铵于250mL蒸馏水中，充分溶解，在45℃下，将反应物溶液均以1.4mL/min流量经平流泵送入T型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.1mm，长度为10cm。待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到粒径为98-300nm、不规则的立方形硫酸钡颗粒粉末。
实施例4
分别称取10.20g乙酸钡和9.52g过硫酸钠于500mL蒸馏水中，充分溶解，在25℃下，将反应物溶液均以2.0mL/min流量经平流泵送入T型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.2mm，长度为10cm；待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到粒径为50-181nm、不规则的立方形纳米硫酸钡颗粒粉末。
实施例5
分别称取12.75g乙酸钡和6.60g硫酸铵于800mL蒸馏水中，充分溶解，在25±1℃下，将反应物溶液均以2.5mL/min流量经平流泵送入Y型微通道反应器，优选微通道反应器的内径为0.2mm，长度为10cm。待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到粒径为31-100nm、不规则球形纳米硫酸钡颗粒粉末，其SEM图如图4所示。
实施例6
分别称取13.05g硝酸钡和6.60g硫酸铵于300mL蒸馏水中，充分溶解，在25℃下，将反应物溶液均以1.9mL/min流量经平流泵送入Y型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.2mm，长度为10cm。待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到粒径为20-200nm、无定型硫酸钡颗粒粉末，粉末中有大块颗粒存在。
实施例7
分别称取2.55g乙酸钡和6.60g硫酸铵于100mL蒸馏水中，充分溶解，在25℃下，控制硫酸铵与氯化钡的体积流量比为5，氯化钡水溶液体积流量为2mL/min，原料经平流泵送入Y型微通道反应器，微通道反应器的内径为0.2mm，长度为10cm。待反应体系稳定后，从反应器出口处接样，得到反应液；将所得的反应液离心处理，得到的白色沉淀物依次用离子水、无水乙醇洗涤数次，将白色沉淀物在烘箱中干燥12h，最终得到平均粒径为30nm、立方形纳米硫酸钡颗粒粉末，其SEM图如图5所示。
实施例1-7反应结束后，用去离子水对管道进行冲洗，同时将管道、反应器浸泡到0.01mol/L的EDPA(二乙烯三胺五乙酸)溶液中超声24h，以防止管道堵塞；平流泵流量需经常校正，以防流量误差导致的效果不佳。
从实施例1、2、5、7可以看出，随着钡盐的浓度不断增加，合成硫酸钡的颗粒越来越小，越均一。

Claims (6)

1.一种微通道法制备硫酸钡颗粒的方法，其特征在于，将硫酸盐水溶液、钡盐水溶液通入微通道反应器中反应、陈化，所得反应液经离心、洗涤、干燥即得到纳米硫酸钡颗粒；
所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸铵或过硫酸钠，钡盐为氯化钡、乙酸钡或硝酸钡。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐水溶液中SO4 2-、钡盐水溶液中Ba2+浓度为0.02～0.15mol/L。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硫酸盐水溶液、钡盐水溶液流量为0.5～2.5mL/min，体积流量比为1～5。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微通道反应器为T型或Y型，微通道反应器的微通道直径为0.1mm，反应器内径为0.1～0.2mm，反应器长度为5～20cm；进料流体间的接触角为180°或60°。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应温度为25℃～45℃，陈化时间为12小时。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反应结束后，用去离子水对管道进行冲洗，同时将管道、反应器浸泡到0.01mol/L的EDPA溶液中进行超声24h。
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