專(zhuān)利名稱(chēng)：硫酸鈉廢水液相法原位制備疏水性硫酸鈣晶須的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硫酸鈉廢水處理的新方法，具體涉及的是以硫酸鈉廢 水為原料常壓低溫液相原位制備疏水性硫酸鈣晶須的新方法。
背景技術(shù)：
晶須是一種纖維狀單晶材料，晶須增強(qiáng)塑料早在20世紀(jì)60年代就 己出現(xiàn)，但.由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價(jià)格昂貴，應(yīng)用受到限制。直到20 世紀(jì)80年代，日本才率先研制出廉價(jià)的鈦酸鉀晶須，并作為增強(qiáng)劑用 在陶瓷、塑料中。此后，晶須的研制、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用在其他發(fā)達(dá)國(guó)家得 到長(zhǎng)足進(jìn)展，目前己擴(kuò)展到汽車(chē)、電子電器、儀器儀表、機(jī)械制造等 領(lǐng)域。而我國(guó)對(duì)無(wú)機(jī)鹽晶須的研究起步于20世紀(jì)90年代。
由于晶須本身結(jié)構(gòu)纖細(xì)，且具有高強(qiáng)度、高模量等優(yōu)異的力學(xué)性 能，加入到熱固性或熱塑性樹(shù)脂之中，能夠均勻分散，起到骨架作用， 形成聚合物一纖維復(fù)合材料，晶須的存在能夠發(fā)展定向結(jié)構(gòu)，但又不 產(chǎn)生各向異性,可減少缺陷形成，有效地傳遞應(yīng)力，阻止裂紋擴(kuò)展。加 入晶須除有一般無(wú)機(jī)填料降低收縮率的作用外，還因纖維狀填充劑受 力時(shí)能產(chǎn)生一定的形變，使應(yīng)力容易松馳，消除界面應(yīng)力集中和殘余 應(yīng)力，減小制品的內(nèi)應(yīng)力。晶須的作用是使聚合物內(nèi)聚強(qiáng)度增大，薄弱 環(huán)節(jié)減少，顯著提高機(jī)械強(qiáng)度。
我國(guó)每年化工廠需要排放的廢水中都含有大量的硫酸鈉，在臨近 大江大河具有自然稀釋能力的地區(qū)，這些硫酸鈉稀溶液一般可直接排 放，但在一些內(nèi)陸地區(qū)，則不準(zhǔn)許硫酸鈉稀溶液直接排放，因?yàn)榱蛩?鈉滲入地下長(zhǎng)期積累會(huì)造成土地鹽堿化，并使地下水源中SO^含量 逐年增加，因此，將硫酸鈉加以回收己成為必行之勢(shì)， 一些工廠將硫 酸鈉進(jìn)行蒸發(fā)濃縮制得芒硝，本專(zhuān)利中突破以往的常規(guī)方法，以硫酸 鈉工業(yè)廢水為原料簡(jiǎn)單一步合成法制備硫酸鈣晶須，既將硫酸鈉廢水 進(jìn)行了回收，減輕了環(huán)境壓力，實(shí)現(xiàn)了可再生資源的合理利用。
我們的方法是在鈣鹽中加入少量表面活性劑，攪拌均勻后加入硫 酸鈉廢水， 一步法合成疏水性硫酸鈣晶須。以往的實(shí)驗(yàn)中，硫酸鈣晶 須的制備方法主要有水壓熱法和常壓酸化法。水壓熱法是將質(zhì)量分?jǐn)?shù)
小于2%的二水石膏懸浮液加到水壓熱器中處理，在飽和蒸汽壓下，二
水石膏變?yōu)榧?xì)小針狀的半水石膏，再經(jīng)晶型穩(wěn)定化處理，得到半水硫 酸鈣晶須。該方法生產(chǎn)成本高，應(yīng)用受到限制。常壓酸化法是指在一 定溫度下，高濃度二水硫酸鈣懸浮液在酸性溶液中，可以轉(zhuǎn)變成針狀 或纖維狀半水硫酸鈣晶須。與水壓熱法相比，此方法不需要壓熱器， 且原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)大大提高，成本大幅降低，易于工業(yè)化生產(chǎn)，但是其缺 陷是投資很大，防腐要求高，熱損失大，晶須生長(zhǎng)和陳化時(shí)間變長(zhǎng)， 大量酸渣的處理較困難，因此產(chǎn)生的環(huán)保壓力較大，而本發(fā)明所涉及 的方法，既不需要較高的投資成本，也不需要復(fù)雜的反應(yīng)工藝，并且 使產(chǎn)物具備了更優(yōu)異的性能——疏水性。
到目前為止，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有合成疏水性硫酸鈣晶須作為增強(qiáng)劑的 文獻(xiàn)和專(zhuān)利報(bào)道，特別是沒(méi)有原位一步沉淀法合成疏水性硫酸鈣晶須 的研究報(bào)道。硫酸鈣晶須是無(wú)機(jī)物，不能與聚合物很好復(fù)合，在本發(fā)明 的方法中表面修飾后的硫酸鈣晶須既具有晶須的性質(zhì)，又具有疏水親油性，通過(guò)表面活性劑的修飾，可以改善晶須與聚合物的相容性使晶 須與聚合物以較強(qiáng)的鍵合力結(jié)合，從而達(dá)到增強(qiáng)的效果。而本發(fā)明采 用硫酸鈉廢水作為原料液相原位沉淀法合成硫酸鈣晶須，簡(jiǎn)單一步的 處理了工業(yè)廢水，同時(shí)回收了食鹽，減輕了環(huán)境壓力，并且由于其簡(jiǎn) 單的合成工藝，既節(jié)約了能源，又實(shí)現(xiàn)了可再生資源的利用，因此具 有廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、反應(yīng)過(guò)程無(wú) 污染，在常壓低溫液相中以硫酸鈉廢水為原料原位制備疏水性硫酸鈣 晶須，突破以往的用水熱法或高溫法制備晶須的常規(guī)方法。
本發(fā)明所涉及的是以硫酸鈉廢水為原料，常壓低溫液相原位制備
疏水性硫酸鈣晶須的新方法，其步驟為將一定量的0.5 lmol/L的 鈣鹽加入三口瓶中，加入表面活性劑并攪拌均勻后，加入一定量的 硫酸鈉廢水，升溫至30 7(fC，恒溫?cái)嚢杈Щ磻?yīng)3 7h，將所得白 色產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、洗滌后，60 20(TC下干燥和熱處理，得到直徑為l 2pm，長(zhǎng)度為30 150pm，長(zhǎng)徑比為15 150的硫酸鈣晶須粉體，而 濾液則為比原料多一倍的鹽溶液，在此基礎(chǔ)上可制得氯化鈉，實(shí)現(xiàn)廢 液的二次利用，本發(fā)明的特點(diǎn)是在制備過(guò)程中簡(jiǎn)單一步處理硫酸鈉廢 水，不需要大量投資成本，簡(jiǎn)化工藝，既節(jié)省能源降低成本，又實(shí)現(xiàn) 了可再生資源的回收利用，因此用本發(fā)明方法制備的產(chǎn)品具有較高的 經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。下面結(jié)合具體實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
實(shí)施例l:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l硝酸鈣溶液置于三口瓶中放入30°C水 浴中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌3h，生成白色沉淀；
4. 過(guò)濾，洗滌上述產(chǎn)物；
5.6(TC脫水干燥后得到直徑為2i^m，長(zhǎng)度為30nm，長(zhǎng)徑比為15 的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例2:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l鈣鹽溶液置于三口瓶中放入50°C水浴 中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌3h，少量產(chǎn)物漂浮于水面；
4. 過(guò)濾，洗滌上述產(chǎn)物；
5.6(TC脫水干燥后得到直徑為2iim，長(zhǎng)度為60(am，長(zhǎng)徑比為30
的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例3:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l鈣鹽溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌3h，部分產(chǎn)物漂浮于水面；
4.過(guò)濾，洗滌上述產(chǎn)物；
5.6(TC脫水干燥后得到直徑為2pm，長(zhǎng)度為lOOpm,長(zhǎng)徑比為 5't)的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例4:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l硝酸鈣溶液置于三口瓶中放入70°C水 浴中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌5h，產(chǎn)物完全漂浮于水面；
4. 過(guò)濾，洗滌上層物質(zhì)；
5.6(TC脫水干燥后得到直徑為2(im，長(zhǎng)度為120pm，長(zhǎng)徑比為 60的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例5:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l鈣鹽溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌7h，產(chǎn)物完全漂浮于水面；
4. 過(guò)濾，洗滌上層物質(zhì)；
5.10(TC脫水干燥后得到直徑為2|Lim，長(zhǎng)度為150pm，長(zhǎng)徑比為 75的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例6:
l.將50ml濃度為0.5mol/l鈣鹽溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌7h，.產(chǎn)物完全漂浮于水面；
4. 過(guò)濾，洗滌上層物質(zhì)；
5.150。C脫水干燥后得到直徑為1.5pm，長(zhǎng)度為150pm，長(zhǎng)徑比 為100的硫酸鈣晶須粉體。
實(shí)施例7:
1. 將50ml濃度為0.5mol/l鈣鹽溶液置于三口瓶中放入70。C水浴 中，加入表面活性劑并攪拌均勻。
2. 在攪拌下，加入一定量的硫酸鈉廢水；
3. 保持溫度，繼續(xù)攪拌7h，產(chǎn)物完全漂浮于水面;
4. 過(guò)濾，洗滌上層物質(zhì)；
5.20(TC脫水干燥后得到直徑為lpm，長(zhǎng)度為150pm，長(zhǎng)徑比為 150的硫酸鈣晶須粉體。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所涉及的是以硫酸鈉廢水為原料，常壓低溫液相原位制備疏水性硫酸鈣晶須的新方法，其步驟為將一定量的0.5～1mol/L的鈣鹽加入三口瓶中，加入表面活性劑并攪拌均勻后，加入一定量的硫酸鈉廢水，升溫至30～70℃，恒溫?cái)嚢杈Щ磻?yīng)3～7h，將所得白色產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、洗滌后，60～200℃下干燥和熱處理，得到直徑為1～2μm，長(zhǎng)度為30～150μm，長(zhǎng)徑比為15～150的硫酸鈣晶須粉體，而濾液則為比原料多一倍的鹽溶液，在此基礎(chǔ)上可制得氯化鈉，實(shí)現(xiàn)廢液的二次利用。
2. 如權(quán)利1中所述的方法，其特征在于鈣源是可溶性的鈣鹽， 為CaCl2和Ca(N03)2-4H20中的一種。
3. 如權(quán)利1中所述的方法，其特征在于所述的表面活性劑是陰 離子表面活性劑油酸鈉、硬脂酸鹽、磷酸酯以及十二垸基磺酸鈉之中 的一種。
4. 如權(quán)利1中所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)體系溫度控 制在30 70℃。
5. 如權(quán)利l中所述的方法，其特征在于反應(yīng)時(shí)間為3 7h。
6. 如權(quán)利1中所述的方法，其特征在于反應(yīng)熱處理溫度為60 200℃。
全文摘要
本發(fā)明所涉及的是以硫酸鈉廢水為原料，常壓低溫液相原位制備疏水性硫酸鈣晶須的方法，其步驟為將一定量的0.5～1mol/L的鈣鹽加入三口瓶中，加入表面活性劑并攪拌均勻后，加入一定量的硫酸鈉廢水，升溫至30～70℃，恒溫?cái)嚢杈Щ磻?yīng)3～7h，將所得白色產(chǎn)物經(jīng)過(guò)濾、洗滌后，60～200℃下干燥和熱處理，得到直徑為1～2μm，長(zhǎng)度為30～50μm，長(zhǎng)徑比為15～50的硫酸鈣晶須粉體，而濾液則為比原料多一倍的鹽溶液，在此基礎(chǔ)上可制得氯化鈉，實(shí)現(xiàn)廢液的二次利用，本發(fā)明的特點(diǎn)是在制備過(guò)程中簡(jiǎn)單一步處理硫酸鈉廢水，簡(jiǎn)化工藝，既節(jié)省能源降低成本，又實(shí)現(xiàn)了可再生資源的回收利用，產(chǎn)品具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會(huì)價(jià)值。
文檔編號(hào)C01F11/46GK101343773SQ20081005111
公開(kāi)日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2008年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月26日
發(fā)明者劉艷華, 兵 周, 王子忱, 田玉美, 旭 趙, 鄭云輝, 郭玉鵬 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)