CN112441608B - 一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用硫酸钙原料制备纳米氢氧化钙晶须的方法，包括如下步骤：1）将硫酸钙原料进行粉磨，获得硫酸钙粉体；2）将步骤1）获得的粉体分别按液固比为5‑20 mL/g和浓度为0.5‑5 mol/L的无机碱溶液和晶形控制剂进行配料，置于带搅拌的反应容器中，在30‑150°C下反应30‑120 min，得到固‑液混合物；3）将步骤2）得到的固‑液混合物进行固液分离，得到滤液和滤饼，滤饼经低温烘干后得到所述纳米氢氧化钙晶须，滤液作为硫酸盐溶液可回收利用。该发明以硫酸钙粉体为原料，以无机碱为助剂，并添加晶形控制剂，在低温、常压下制备出纳米氢氧化钙晶须；晶型控制剂可循环利用。该材料可用于二氧化碳吸附，或污水处理，亦可作为原料用于烟气脱硫或制备轻钙。

Description

一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法，具体涉及一种硫酸钙质原料制备晶须状纳米氢氧化钙的方法，属于无机功能材料与化工材料领域。
背景技术
氢氧化钙是一种富含钙离子的二元强碱，可应用于二氧化碳吸附，环保中和，酸性废水、污水处理，锅炉烟气脱硫等，亦可作为填料应用于高聚物中，并且纤维状纳米氢氧化钙填充到高聚物中具有较好的补强性能。目前尚未发现有关于纳米氢氧化钙晶须制备方法的公开报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种硫酸钙质原料，低温、常压并在工业上易于实现、适用性好的纳米氢氧化钙晶须的制备方法。
一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法，包括的步骤如下：
1）将硫酸钙质原料进行粉磨，得到平均粒度为80-160目的硫酸钙质粉体；
2）将步骤1）所得的硫酸钙质粉末原料与无机碱溶液和晶型控制剂进行配料，置于带搅拌的反应容器中，在常压、30-150 ℃条件下反应30-120 min，得到固-液混合物；
3）将步骤2）所得到的固-液混合物抽滤、洗涤、干燥，得到硫酸盐溶液和纳米氢氧化钙晶须为主要成分的固体粉末。
上述步骤1）中所述硫酸钙原料中主要的化学成分为硫酸钙，包括天然石膏和工业副产石膏等；步骤2）中无机碱溶液的浓度为0.5-5 mol/L；无机碱的添加量为液固比5-20mL/g；所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化镁中的一种或几种。
上述步骤2）中晶型控制剂的添加量为原料质量分数的0.1%-5%；所述晶型控制剂为水杨酸钠、EDTA、氯化镁或磷酸钾中的一种或几种。
采用上述制备方法所制备的纳米氢氧化钙晶须的晶型为氢氧钙石，形貌为纤维状，直径80-100 nm，长径比大于20。
采用本发明方法制备纳米氢氧化钙晶须材料，其有益效果如下：1）本发明所用原料为天然石膏或工业副产石膏等，原料易得，价格便宜；2）整个制备工艺在低温常压下进行，较为安全；3）晶型控制剂可循环利用，制备过程副产硫酸盐，制备成本较低；4）以本发明所述方法在降低化学助剂用量、缩短生产周期的前提下，所制备的纳米氢氧化钙晶须的纯度能达到90 %以上、晶须的长径比20以上。
具体实施方式
本发明一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法，包括如下步骤。
1）将硫酸钙原料进行粉磨，得到平均粒度为80-160目的硫酸钙粉体；
其中，步骤1）中所述硫酸钙原料中主要的化学成分为硫酸钙，主要为天然石膏和工业副产石膏等。
2）将步骤1）中所得的硫酸钙质粉末原料与无机碱溶液和晶型控制剂进行配料，置于带搅拌的反应容器中，在常压、30-150 ℃条件下反应30-120 min，得到固-液混合物；
其中，步骤2）中无机碱溶液的浓度为0.5-5 mol/L；无机碱的添加量为液固比5-20mL/g；所述无机碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化镁中的一种或几种；晶型控制剂的添加量为原料质量分数的0.1%-5%；所述晶型控制剂为水杨酸钠、EDTA、氯化镁或磷酸钾中的一种或几种。
3）将步骤2）所得到的固-液混合物抽滤、洗涤、干燥，得到硫酸盐溶液和纳米氢氧化钙晶须为主要成分的固体粉末；
其中，步骤3）所述滤液可以回收利用，滤液每循环利用一次后，溶液中的硫酸盐浓度就会升高，从而通过循环利用实现硫酸盐的析出回收；滤液中的晶型控制剂可循环利用。
所制备的纳米氢氧化钙晶须材料的晶型为氢氧钙石，形貌为纤维状，直径80-100nm，长径比大于20，含量90以上。
下面通过具体实例对本发明的技术方案作进一步的详细说明。
实例1：
本实施例中的硫酸钙原料选用磷石膏，磷石膏的主要化学成分为，以重量百分比计：SO340%，CaO30%，SiO25%，其他25%；具体工艺过程如下：
1）取上述磷石膏粉末10g，配置1 mol/L的氢氧化钠溶液120 mL，然后将磷石膏样品倒入氢氧化钠溶液中，向溶液中加入0.1克的EDTA，在65 ℃下搅拌反应45 min，待反应完成后抽滤、洗涤，得到固体反应物；
2）将上述固体反应产物在60 ℃下烘干12 h，得到纳米氢氧化钙晶须样品；
3）上述所得样品中氢氧化钙晶须的含量为92.6%，晶须的平均直径为87 nm，长度25-40 μm。
实例2：
本实施例中的硫酸钙原料选用脱硫石膏，脱硫石膏的主要化学成分为，以重量百分比计：SO326%，CaO48%，SiO21%，其他25%；具体工艺过程如下：
1）取上述脱硫石膏粉末10g，配置1.5 mol/L的氢氧化镁溶液80 mL，然后将脱硫石膏样品倒入氢氧化镁溶液中，向溶液中加入0.25克的EDTA和0.1克的氯化镁，在78 ℃下搅拌反应83 min，待反应完成后抽滤、洗涤，得到固体反应物；
2）将上述固体反应产物在60 ℃下烘干12 h，得到纳米氢氧化钙晶须样品；
3）上述所得样品中纳米氢氧化钙晶须的含量为98.6%，晶须的平均直径为67 nm，长度26-50 μm。

Claims (4)

1.一种纳米氢氧化钙晶须的制备方法，包括的步骤如下：
1）将硫酸钙质原料进行粉磨，得到平均粒度为80-160目的硫酸钙质粉体；
2）将步骤1）所得的硫酸钙质粉末原料与无机碱溶液和晶型控制剂进行配料，置于带搅拌的反应容器中，在常压、30-150 ℃条件下反应30-120 min，得到固-液混合物；
3）将步骤2）所得到的固-液混合物抽滤、洗涤、干燥，得到硫酸盐溶液和纳米氢氧化钙晶须为主要成分的固体粉末；
其中，步骤2）中无机碱溶液的浓度为0.5-5mol/L；无机碱溶液的添加量为液固比5-20mL/g；无机碱为氢氧化钠和氢氧化钾中的一种或两种；
步骤2）中晶型控制剂的添加量为原料质量分数的0.1%-5%；晶型控制剂为水杨酸钠、氯化镁、EDTA或磷酸钾中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述硫酸钙质原料中主要的化学成分为硫酸钙，为天然石膏或工业副产石膏。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中所述滤液中硫酸盐可通过滤液多次循环利用自然析出回收；滤液中的晶型控制剂可循环利用。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于：所述纳米氢氧化钙晶须的制备工艺中以硫酸钙为主要原料，整个制备工艺在低温、常压下完成；制备过程中可通过控制晶型控制剂的比例实现纳米氢氧化钙晶须长径比的选择性控制；所述纳米氢氧化钙晶须的晶型为氢氧钙石，形貌为纤维状，直径80-100 nm，长径比大于20。
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