專利名稱：：一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，屬于化工領(lǐng)域。技術(shù)背景氧化鋅產(chǎn)品是橡膠、醫(yī)藥行業(yè)重要的化工原料，可用作填充劑、脫硫劑等，而納米氧化鋅則是一種面向21世紀(jì)的新型高功能精細(xì)無(wú)機(jī)產(chǎn)品，其粒徑介于1100納米，又稱為超微細(xì)氧化鋅。由于顆粒尺寸的細(xì)微化，表面積急劇增加，使得納米氧化鋅產(chǎn)生了其本體塊狀材料所不具備的表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等，因此，納米氧化鋅在磁、光、電、化學(xué)、物、敏感性等方面具有一般氧化鋅產(chǎn)品無(wú)法比擬的特殊性能和新用途，在橡膠、涂料、油墨、顏填料、催化劑、高檔化妝品以及醫(yī)藥等領(lǐng)域展示出廣闊的前景。目前，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)納米氧化鋅的方法主要有化學(xué)沉淀法、溶膠凝膠法、微乳夜法等，氨浸法相對(duì)上述方法而言，具有成本低，且工藝過(guò)程中氨、二氧化碳、蒸餾殘余等物質(zhì)均可循環(huán)使用，三廢污染少的特點(diǎn)。在氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅的工藝過(guò)程中，由于原料次級(jí)氧化鋅中含有一定含量的鎘，次級(jí)氧化鋅在氨水和碳酸氫銨的混合溶液中反應(yīng)時(shí)，其中的鎘元素也隨著氧化鋅的溶解反應(yīng)而進(jìn)入鋅氨絡(luò)合溶液中，以鎘氨絡(luò)合物的形式存在，鎘是一種有毒有害的物質(zhì)，在橡膠制品中的作用與納米氧化鋅相反，為硫化抑制劑，而納米氧化鋅為硫化活性劑。在納米氧化鋅中的存在，在很大程度上影響了納米氧化鋅的質(zhì)量，尤其在日用品中的使用可以危害到人們的身體健康，所以在生產(chǎn)的過(guò)程中必需清除掉。表2-26為部分國(guó)外企業(yè)納米氧化鋅技術(shù)指標(biāo)表2-26部分國(guó)外企業(yè)納米氧化鋅技術(shù)指標(biāo)<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>目前氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘工藝普遍使用鋅粉置換除鎘，存在徹底除鎘難度大，尤其達(dá)到生產(chǎn)低鎘含量(Cd《10ppm)的產(chǎn)品更難，因?yàn)殇\粉法除鎘生成的是大量的海綿鎘，這種鎘在氨-銨溶液中能緩慢的被氨腐蝕反應(yīng)，造成反鎘現(xiàn)象的發(fā)生，因此，達(dá)到生產(chǎn)低鎘含量的氧化鋅產(chǎn)品更難。。鋅粉法除鎘的反應(yīng)原理是采用鋅粉置換溶液中的鎘元素，反應(yīng)方程式如下.Cd2++Zn~"CdI+Zn2+
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是提供一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅過(guò)程中，能有效清除鎘金屬的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是通過(guò)以下途徑實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明采用硫化堿(Na2S)替代鋅粉來(lái)置換納米氧化鋅中的鎘金屬，具體工藝為將Na2S加入到鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐步生成CdS沉淀除鎘。本發(fā)明具有工藝先進(jìn)，具有操作控制簡(jiǎn)單，成本低，除鎘完全等優(yōu)點(diǎn)。舉例說(shuō)明，在三組實(shí)驗(yàn)中，在三組不同的鋅氨絡(luò)合溶液(鎘含量分別為0.0052摩爾/升、0.0036摩爾/升、0.0065摩爾/升、)中分別加入與鎘含量等摩爾的5流化堿和鋅粉對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋅氨絡(luò)合溶液中鎘含量如下表所示:<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>具體實(shí)施方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的具體實(shí)施方式。本發(fā)明采用硫化堿(Na2S)替代鋅粉來(lái)置換納米氧化鋅中的鎘金屬，采用硫化堿(Na2S)沉淀除鎘的反應(yīng)原理是利用鎘離子與二價(jià)硫離子反應(yīng)生成溶度積(8.0X10—27)極小的硫化鎘(CdS)沉淀，因?yàn)镃dS幾乎不溶于氨水溶液中，從而避免了反鎘現(xiàn)象的發(fā)生，而將溶液中的鎘除盡，其反應(yīng)方程式如下Cd2++S2—CdSI本發(fā)明的具體工藝為將硫化堿(Na2S)加入到鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐步生成CdS沉淀除鎘，加入硫化堿(Na2S)沉淀除鎘的時(shí)間為3090分鐘/批，反應(yīng)溫度控制在20"C85t:。其中Na2S與鋅氨絡(luò)合溶液中鎘離子的摩爾比1.02.0，本發(fā)明采用等摩爾量，Na2S與鋅氨絡(luò)合溶液的質(zhì)量比約為0.0010.01。硫化堿的加入方法有兩種第一種為在充分?jǐn)嚢璧那闆r下，可以直接將固體硫化堿(Na2S)加入凈化(或沉淀)容器中，但由于硫化堿(Na2S)在水溶液中的溶解速度較慢，較大顆粒的硫化堿(Na2S)容易沉入容器底部，所以必須充分?jǐn)嚢璺乐沽蚧瘔A(Na2S)沉入容器底部。第二種為先將硫化堿(Na2S)溶解于水溶液中，Na2S水溶液形成時(shí)間需330分鐘，充分?jǐn)嚢?。然后再將Na2S水溶液加入凈化(或沉淀)容器中，加入速度較快時(shí)容易造成局部硫化堿(Na2S)過(guò)高，從而將鋅離子一起沉淀，為了有選擇性的只沉淀鋅氨絡(luò)合溶液中的鎘離子，將硫化堿(Na2S)水溶液在充分?jǐn)嚢璧那闆r下緩慢加入，Na2S水溶液加入鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中的時(shí)間約為530分鐘。通常情況下，采用硫化堿就能使鎘金屬含量達(dá)到一般產(chǎn)品要求，如果要求更高，可再加入鋅粉再次除鎘。這里有三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別使用硫化堿和鋅粉采取與前組實(shí)驗(yàn)相同的鋅氨絡(luò)合溶液作對(duì)比試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)鋅氨絡(luò)合溶液中鎘含量如下表所示一組二組三組Na2S、.0.2Zn1.2ZnNa2S、0.2Zn1.2ZnNa2S、0.2Zn1.2Zn鎘含24ppm168ppm13ppm115ppm18ppm182ppm以上數(shù)據(jù)說(shuō)明本發(fā)明采用硫化堿(Na2S)和鋅粉聯(lián)合除鎘可以使產(chǎn)品的鎘含量大大降低，達(dá)到產(chǎn)品生產(chǎn)的要求。權(quán)利要求1.一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于，它采用Na2S替代鋅粉來(lái)置換納米氧化鋅中的鎘金屬，具體工藝為將Na2S加入到鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐步生成CdS沉淀除鎘。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S與鋅氨絡(luò)合溶液中鎘離子的摩爾比1.02.0。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S與鋅氨絡(luò)合溶液的質(zhì)量比約為0.0010.01。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S的一種加入方法是將固體Na2S直接加入鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中，邊加入邊攪拌。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S的另一種加入方法是先將Na2S溶解于水溶液中后，然后將Na2S水溶液緩慢加入鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中，邊加入邊攪拌。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S水溶液形成時(shí)間需330分鐘，充分?jǐn)嚢琛?、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的Na2S水溶液加入鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中的時(shí)間約為530分鐘，充分?jǐn)嚢琛?、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的反應(yīng)時(shí)間為3090分鐘，反應(yīng)溫度控制在20°C85°C。9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，其特征在于所述的采用Na2S替代鋅粉來(lái)置換納米氧化鋅中的鎘金屬后，再用鋅粉進(jìn)行置換納米氧化鋅中的鎘金屬。全文摘要本發(fā)明涉及一種氨浸法生產(chǎn)納米氧化鋅除鎘的方法，屬于化工領(lǐng)域。本發(fā)明采用硫化堿(Na<sub>2</sub>S)替代鋅粉來(lái)置換納米氧化鋅中的鎘金屬，具體工藝為將Na<sub>2</sub>S加入到鋅氨絡(luò)合溶液的凈化反應(yīng)容器中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，逐步生成CdS沉淀除鎘。本發(fā)明具有工藝先進(jìn)，具有操作控制簡(jiǎn)單，成本低，除鎘完全等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)B82B3/00GK101274773SQ200810031328公開日2008年10月1日申請(qǐng)日期2008年5月16日優(yōu)先權(quán)日2008年5月16日發(fā)明者伍歐然,王香蓮申請(qǐng)人:株洲市眾樂(lè)化工有限責(zé)任公司