CN113310951A - 一种水解晶种质量的表征方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水解晶种质量的表征方法，包括：取预定浓度的稀硫酸将水解晶种进行稀释，得到稀释后水解晶种；将稀释后水解晶种在预定温度下搅拌或振荡预定时间，得到待测溶液；测定特定波长下待测溶液的透光率，与目标透光率值进行比对。其可以应用于硫酸氧钛水解外加晶种质量的表征。本发明的晶种稳定性指标准确量化的表征方法，大大降低了晶种稳定性误判的概率，并能够对数据进行跟踪和分析；生产现场操作简便、省时省力、排除了人工干扰，为硫酸法钛白水解工艺参数的实时监控提供了有效方法。

Description

一种水解晶种质量的表征方法及应用

技术领域

本发明涉及化工生产技术领域，尤其涉及一种水解晶种质量的表征方法及应用。

背景技术

在硫酸法钛白生产中，水解工序是其中最重要的工序之一，水解偏钛酸的质量水平直接关系到钛白初品的质量。目前国内外硫酸法钛白厂家普遍采用的是外加晶种水解工艺，外加晶种质量的优劣直接决定着水解偏钛酸的质量好坏，外加晶种质量的唯一关键指标为晶种稳定性，因此，晶种稳定性的判定是否准确直接关系着晶种质量的优劣。

目前各个厂家采用的外加晶种稳定性判定方法均是人工判定法：将脱盐水和晶种按一定体积比混合均匀后，人工观察溶液的浑浊度来判断晶种是否达到目标稳定性。该方法有两个关键缺点：其一，脱盐水稀释混合过程中水解反应短暂而剧烈，无法有效地捕捉晶种的目标稳定性，从而可能误判晶种质量水平；其二，人工观察法的视觉偏差较大，加之目标稳定性反应节点很难捕捉，没有有效的量化指标，无法进行数据跟踪和分析，极易导致镜中稳定性的结果误判，以至于对现场水解偏钛酸质量的优劣无法查找准确原因。

现有技术公开了一种钛白粉水解晶种的制备方法，将50％碱液加水稀释成稀碱液后，加入到晶种制备罐中；将黑钛液升温后加入到稀碱液中，控制反应直至晶种稳定性合格，在2min内将制备好的钛白粉水解晶种移出备用。其采用偏钛酸质量性能表征方法来表征晶种稳定性：即马尔文2000的粒径分析法和钛液沉降高度测定法。该两种方法均需要用上述的脱盐水对晶种进行稀释，导致其稀释过程中发生了迅速而剧烈的水解反应，其也无法有效地、准确地量化晶种的目标稳定性。

现有技术还公开了一种用于生产钛白粉的水解晶种的制备方法，将硫酸氧钛溶液与氢氧化钠溶液反应制备水解晶种的方法。其采用将一定浓度和温度的硫酸氧钛溶液加入至氢氧化钠溶液中，搅拌熟化直至晶种的稳定性下降到规定的要求。涉及到的晶种稳定性检测方法为量取10ml晶种，加水直到溶液变白水解时所消耗的水的体积。即其为传统的脱盐水稀释+人工观察法，目标稳定性反应节点很难捕捉，且无法提供准确有效的量化指标。

因此，本领域急需提供一种操作方便、省时省力、能够准确量化的硫酸法钛白外加晶种质量的表征方法，以有效解决晶种制备过程晶种稳定性的量化表征和监控方法。

基于此，现有技术仍然有待改进。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种水解晶种质量的表征方法及应用。

一方面，本发明实施例所公开的一种水解晶种质量的表征方法，包括：

步骤一 取预定浓度的稀硫酸将水解晶种进行稀释，得到稀释后水解晶种；

步骤二 将稀释后水解晶种在预定温度下搅拌或振荡预定时间，得到待测溶液；

步骤三 测定特定波长下待测溶液的透光率，与目标透光率值进行比对。

进一步地，步骤一中，所述稀硫酸的质量浓度为1％-10％。

进一步地，步骤一中，稀硫酸和水解晶种的体积比为V_{1％～2％稀硫酸}/V_水解晶种＝10～15。

进一步地，步骤二中所述预定温度为2-10℃。

进一步地，步骤三中，测定特定波长下待测溶液的透光率包括：

将预定量待测溶液加入比色皿中，采用分光光度计检测比色皿中溶液透光率。

进一步地，步骤三中，所述特定波长为400nm、600nm、900nm。

进一步地，步骤二中，

稀硫酸质量浓度为1％≤C_稀硫酸≤3％时，振荡时间为10s～60s；

稀硫酸浓度为3％<C_稀硫酸≤6％时，时间为60s～300s；

稀硫酸浓度为6％<C_稀硫酸≤10％时，时间为300s～600s。

进一步地，步骤三中，所述透光率为以同浓度稀硫酸作为校准基线后的检测值。

进一步地，步骤一中，所述水解晶种的加入量为5-20mL。

另一方面，本发明实施例还公开了一种硫酸氧钛水解外加晶种质量的表征方法，其采用上述的水解晶种质量的表征方法获得待测溶液的透光率，若得到的透光率数值为50％-70％，则认为其为满足硫酸氧钛水解工艺的水解晶种。

采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：

(1)本发明通过稀硫酸稀释法可将不同稳定性区间的晶种进行详细准确的区分，避免了传统方法中脱盐水稀释的晶种预处理法导致迅速而剧烈的水解反应发生，为精准捕捉晶种稳定性提供了有效的预处理方法；

(2)本发明提供的晶种稳定性指标准确量化的表征方法，大大降低了晶种稳定性误判的概率，并能够对数据进行跟踪和分析；

(3)本发明的表征方法生产现场操作简便、省时省力、排除了人工干扰，为硫酸法钛白水解工艺参数的实时监控提供了有效方法。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例所公开的一种水解晶种质量的表征方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。

需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。

如图1所示，本发明一些实施例公开了一种水解晶种质量的表征方法，其可以应用于硫酸氧钛水解外加晶种质量的表征，具体可以包括：

步骤一 取预定浓度的稀硫酸将水解晶种进行稀释，得到稀释后水解晶种；

其中，所述稀硫酸的质量浓度优选为1％-10％；稀硫酸和水解晶种的体积比优选为V_{1％～2％稀硫酸}/V_水解晶种＝10～15；体积比过低，则透光率过低，可能低于10％；体积比过高，则透光率过高，可能高于90％；将导致精确度降低，不同批次之间的差异难以分辨。所述水解晶种的加入量可为5-20mL。

步骤二 将稀释后水解晶种在预定温度下搅拌或振荡预定时间，得到待测溶液；

其中，所述预定温度优选为2-10℃。控制温度是为了防止进一步发生水解反应，影响检测准确性。温度过低将导致能耗高，难以实现；温度过高则会导致水解，使得透光率结果较实际偏低。

对于振荡时间，可以采用如下规则：

稀硫酸质量浓度为1％≤C稀硫酸≤3％时，振荡时间为10s～60s；

稀硫酸浓度为3％<C稀硫酸≤6％时，时间为60s～300s；

稀硫酸浓度为6％<C稀硫酸≤10％时，时间为300s～600s。

硫酸浓度低，则震荡时间短，保持一定的硫酸浓度是为了防止水解反应的进一步进行，而震荡混合对体系有一定的机械活化和热活化效应，从而也可能导致水解。硫酸浓度高，则震荡时间长，硫酸浓度高更加不容易水解，但也难混合充分，因此浓度高应对应提升震荡时间。

步骤三 测定特定波长下待测溶液的透光率，与目标透光率值进行比对；

其中，测定特定波长下待测溶液的透光率可以包括：将预定量待测溶液加入比色皿中，采用分光光度计检测比色皿中溶液透光率；所述特定波长为400nm、600nm、900nm；所述透光率为以同浓度稀硫酸作为校准基线后的检测值。

若得到的透光率数值为50％-70％，则认为其为满足硫酸氧钛水解工艺的水解晶种，实验证明，晶种透光率在此范围内时偏钛酸粒度分布和水解率均处于较佳范围内。

该表征方法中，体积比高则要求对应的硫酸浓度高，搅拌温度和震荡时间可靠近上限控制；体积比低则要求对应的硫酸浓度低，搅拌温度和震荡时间则需靠近下限控制。

本发明实施例公开了一种硫酸氧钛水解晶种质量的表征方法，包括如下步骤：

a、取5～20ml水解晶种加入到500ml玻璃烧杯中；

b、将10～15倍体积的浓度为质量浓度1％～10％的稀硫酸稀释水解晶种；

c、将稀释后的水解晶种在2～10℃条件温度下搅拌或振荡10s～600s；

d、取4ml稀释后的晶种加入10mm光程的比色皿中；

e、采用可见/紫外-可见分光光度计在400nm、600nm和900nm波长条件下检测比色皿中稀释后晶种透光率，如果透光率在50％～70％范围内，则晶种稳定性满足硫酸法钛白水解晶种质量要求。

实施例1：

取某硫酸法钛白生产现场制备好的水解晶种5ml加入到500ml玻璃烧杯中，采用10倍体积的浓度为质量浓度1％的稀硫酸稀释水解晶种，将稀释后的水解晶种在室温条件下搅拌60s，取4ml稀释后的晶种加入10mm光程的比色皿中，采用可见/紫外-可见分光光度计在400nm波长条件下检测比色皿中稀释后晶种透光率，结果显示透光率在55.25％，晶种稳定性满足硫酸法钛白水解晶种质量要求。

实施例2：

取某硫酸法钛白生产现场制备的水解晶种20ml加入到500ml玻璃烧杯中，采用15倍体积的浓度为质量浓度10％的稀硫酸稀释水解晶种，将稀释后的水解晶种在室温条件下搅拌600s，取4ml稀释后的晶种加入10mm光程的比色皿中，采用可见/紫外-可见分光光度计在900nm波长条件下检测比色皿中稀释后晶种透光率，结果显示透光率在65％，现场采用该批次水解晶种得到的水解偏钛酸采用现场标准方法测得粒径D50为2.0μm，偏钛酸粒径符合厂家生产工艺控制标准。

实施例3：

取某硫酸法钛白生产现场制备的水解晶种20ml加入到500ml玻璃烧杯中，将13倍体积的浓度为质量浓度5％的稀硫酸稀释水解晶种，将稀释后的水解晶种在室温条件下搅拌250s，取4ml稀释后的晶种加入10mm光程的比色皿中，采用可见/紫外-可见分光光度计在600nm波长条件下检测比色皿中稀释后晶种透光率，结果显示透光率在60.5％，现场采用该批次水解晶种得到的水解偏钛酸采用现场标准方法测得粒径D50为1.8μm，偏钛酸粒径符合厂家生产工艺控制标准。

综上所述，本发明实施例所公开的晶种的预处理方法，可将不同稳定性区间的晶种进行详细区分，避免了传统方法中脱盐水稀释的晶种预处理法导致迅速而剧烈的水解反应发生。本发明所公开的晶种稳定性表征方法，将稳定性指标准确量化，生产现场操作简便、省时省力、排除了人工干扰、实现晶种稳定性准确量化。能够稳定水解晶种的质量，实现水解晶种质量的精准可控，进而从源头稳定生产现场不同批次的水解偏钛酸质量，大大提高硫酸法钛白的粒度分布和产品质量稳定性。

需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。

以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水解晶种质量的表征方法，其特征在于，包括：

步骤一 取预定浓度的稀硫酸将水解晶种进行稀释，得到稀释后水解晶种；

步骤二 将稀释后水解晶种在预定温度下搅拌或振荡预定时间，得到待测溶液；

步骤三 测定特定波长下待测溶液的透光率，与目标透光率值进行比对。

2.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤一中，所述稀硫酸的质量浓度为1％-10％。

3.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤一中，稀硫酸和水解晶种的体积比为V_{1％～2％稀硫酸}/V_水解晶种＝10～15。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的表征方法，其特征在于，步骤二中所述预定温度为2-10℃。

5.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤三中，测定特定波长下待测溶液的透光率包括：

将预定量待测溶液加入比色皿中，采用分光光度计检测比色皿中溶液透光率。

6.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤三中，所述特定波长为400nm、600nm、900nm。

7.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤二中，

稀硫酸质量浓度为1％≤C_稀硫酸≤3％时，振荡时间为10s～60s；

稀硫酸浓度为3％<C_稀硫酸≤6％时，时间为60s～300s；

稀硫酸浓度为6％<C_稀硫酸≤10％时，时间为300s～600s。

8.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤三中，所述透光率为以同浓度稀硫酸作为校准基线后的检测值。

9.根据权利要求1所述的表征方法，其特征在于，步骤一中，所述水解晶种的加入量为5-20mL。

10.一种硫酸氧钛水解外加晶种质量的表征方法，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述的表征方法获得待测溶液的透光率，若得到的透光率数值为50％-70％，则认为其为满足硫酸氧钛水解工艺的水解晶种。

Images