一種制備釩酸鉍的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備釩酸鉍的方法。本發(fā)明以氧化鉍為原料，在強(qiáng)化反應(yīng)的條件下，直接和偏釩酸鈉溶液反應(yīng)生成釩酸鉍及含偏釩酸鈉的氫氧化鈉溶液，含偏釩酸鈉的氫氧化鈉溶液可以返回制取偏釩酸鈉，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過(guò)程無(wú)廢液排放。本發(fā)明具有反應(yīng)過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低、轉(zhuǎn)化率高、環(huán)保清潔的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種制備釩酸鉍的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種制備釩酸鉍的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩酸鉍(BiVO4)是一種淡黃色的無(wú)機(jī)顏料，具有鉍黃、184黃、鉬鉍黃、鈦鉍黃、鉍黃184等別稱，具有無(wú)毒、耐腐蝕性好、色澤明亮、鐵彈性、光催化性及對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)良性能。釩酸鉍除了做為著色劑的性質(zhì)，它還具有光催化性能。
[0003]當(dāng)今世界最普遍使用的無(wú)機(jī)黃顏料鉻黃和鎘黃，具有良好的性能而且應(yīng)用歷史悠久，但是由于含有鉛、鉻和鎘等危害人類健康和污染環(huán)境的重金屬元素，其應(yīng)用領(lǐng)域受到有關(guān)法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格的限制。無(wú)機(jī)鉍系顏料因其著色力、遮蓋力強(qiáng)、對(duì)人體和環(huán)境沒(méi)有危害，成為目前最好的黃色無(wú)機(jī)顏料，受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。
[0004]目前釩酸鉍的制備方法是水溶液沉淀法和固相煅燒法，原料主要是Bi(NO3)3和NaV03/NH4V03。例如，美國(guó)專利(US5536309)提出BiVO4包覆的效應(yīng)顏料，其工藝實(shí)例為:高速攪拌下，將Bi (NO3) 3溶液與含片狀云母的懸浮液和含Na3PO4、NaBO2的NaVO3溶液混合，接著用30%Na0H溶液調(diào)pH至3.5，在室溫下攪拌Ih并用4%NaOH溶液保持pH在3.4?3.7，然后調(diào)pH至6，加熱至回流溫度，回流2h，同時(shí)加入4 %NaOH溶液保持pH為6。在上述方法中，原料Bi(NO3)3是Bi或Bi2O3通過(guò)硝酸溶解得到的，顯然，在溶解過(guò)程中，會(huì)消耗大量的硝酸，而且會(huì)產(chǎn)生大量的有毒的NOx氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。為解決硝酸消耗量大、大量有毒NOx氣體產(chǎn)生這一系列問(wèn)題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的提出解決了硝酸消耗量大、大量有毒NOx氣體產(chǎn)生的問(wèn)題，有著顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)所述存在的問(wèn)題，提供一種產(chǎn)率高、反應(yīng)時(shí)間短、成本低、能耗小、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)保的制備釩酸鉍的方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案在于提供一種制備釩酸鉍的方法，以粒度小于或等于0.154mm的氧化祕(mì)為原料，加入到濃度為0.6?2.0mol/L的偏f凡酸鈉/f凡酸鈉溶液中，控制偏f凡酸鈉/隹凡酸鈉溶液與氧化祕(mì)的液固體積質(zhì)量比為15?30mL/g，然后加入裝有兩個(gè)以上氧化錯(cuò)球的容器中，在溫度65?150°C反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，機(jī)械攪拌槳帶動(dòng)氧化鋯球運(yùn)動(dòng)，通過(guò)氧化錯(cuò)球之間的摩擦對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行破碎及產(chǎn)物層進(jìn)行剝離，攪拌1.5-3.0h，得到隹凡酸祕(mì)產(chǎn)物及含偏銀酸鈉/銀酸鈉的氫氧化鈉溶液，含偏銀酸鈉/銀酸鈉的氫氧化鈉溶液返回制備偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液。
[0007]所述攪拌槳的攪拌速度優(yōu)選為200-400r/min。
[0008]所述氧化鋯球與氧化鉍的質(zhì)量比優(yōu)選為5?18。
[0009]本發(fā)明最優(yōu)選的方案之一為:
[0010]所述反應(yīng)溫度為80Γ。
[0011 ]本發(fā)明最優(yōu)選的方案之一為:
[0012]攪拌時(shí)間為2h。
[0013]本發(fā)明最優(yōu)選的方案之一為:
[0014]所述偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液的濃度為1.5mol/L。
[0015]本發(fā)明最優(yōu)選的方案之一為:
[0016]所述液固體積質(zhì)量比20。
[0017]特別是通過(guò)嚴(yán)格控制上述參數(shù)，能夠獲得意料之外的高轉(zhuǎn)化率。
[0018]本發(fā)明的有益效果
[0019]本發(fā)明直接使用氧化鉍為原料，制備得到了轉(zhuǎn)化率很高的釩酸鉍產(chǎn)品。
[0020]工業(yè)上傳統(tǒng)的球磨是利用下落的研磨體(如鋼球、鵝卵石等)的沖擊作用以及研磨體與球磨內(nèi)壁的研磨作用而將物料粉碎并混合。
[0021]本發(fā)明提出了一種在機(jī)械攪拌下，由機(jī)械攪拌槳帶動(dòng)鋼球運(yùn)動(dòng)，鋼球通過(guò)兩兩之間的摩擦、擠壓對(duì)反應(yīng)物磨碎及對(duì)產(chǎn)物層進(jìn)行剝離，從而加快反應(yīng)速率，使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行的方法。
[0022]本發(fā)明的上述改進(jìn)，不僅節(jié)約了大量的能量，且意料之外地實(shí)現(xiàn)了以氧化鉍為原料制備得到轉(zhuǎn)化率很高的釩酸鉍產(chǎn)品。
[0023]本發(fā)明中通過(guò)選擇一種獨(dú)特的研磨方式，并通過(guò)各個(gè)參數(shù)的嚴(yán)格控制與配合，得到了意料之外的良好技術(shù)效果。
[0024]本發(fā)明打破了常規(guī)的用硝酸溶解精鉍或氧化鉍得到硝酸鉍再來(lái)生產(chǎn)釩酸鉍的思路，且大大提高了反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率。
[0025]本發(fā)明節(jié)省了大量的化學(xué)試劑，成本顯著降低；同時(shí)，有效減少了有害的氮氧氣體及氨氮廢水產(chǎn)生，友好環(huán)境。
[0026]本發(fā)明的產(chǎn)率高、反應(yīng)時(shí)間短、成本低、能耗小、制備過(guò)程簡(jiǎn)單、環(huán)保。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1為實(shí)施例1制備得到的產(chǎn)物的X射線衍射圖(XRD);
[0028]圖2為對(duì)比例6所得到產(chǎn)品的形貌圖。
[0029]圖3為實(shí)施例1所得產(chǎn)品的形貌圖。
[0030]從圖2和圖3的對(duì)比可看出，對(duì)比例6所得產(chǎn)品呈枝晶狀分布，實(shí)施例1得到的產(chǎn)品枝晶不明顯。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面用【具體實(shí)施方式】并結(jié)合附圖詳細(xì)描述本方面。
[0032]實(shí)施例1
[0033]以50g氧化鉍為原料，加入122gNaVO3于IL去離子水中，置于80°C恒溫加熱，加750g氧化錯(cuò)球，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，攪拌槳以轉(zhuǎn)速200r/min攪拌，攪拌球磨反應(yīng)1.5h，反應(yīng)后得到的溶液呈黃色，將反應(yīng)后的溶液過(guò)濾、洗滌，得到濾液和釩酸鉍產(chǎn)物。釩酸鉍產(chǎn)物置于600C恒溫干燥箱中干燥48h，分析計(jì)算出Bi2O3轉(zhuǎn)化率為90.8%。
[0034]實(shí)施例2
[0035]以50g氧化鉍為原料，加入IL 1.5mol/L的Na3VO4溶液，置于70°C恒溫加熱，加750g氧化錯(cuò)球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，攪拌槳以轉(zhuǎn)速400r/min攪拌，攪拌球磨反應(yīng)3h，反應(yīng)后得到的溶液呈黃色，將反應(yīng)后的溶液過(guò)濾、洗滌，得到濾液和釩酸鉍產(chǎn)物。釩酸鉍產(chǎn)物置于600C恒溫干燥箱中干燥48h，分析計(jì)算出Bi2O3轉(zhuǎn)化率為92.5%。
[0036]實(shí)施例3
[0037]以50g氧化鉍為原料，加入IL 1.5mol/L的似￥03溶液，攪拌混勻，置于80°(:恒溫加熱，加750g氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，在機(jī)械攪拌條件下反應(yīng)2h，反應(yīng)后得到的溶液呈黃色，將反應(yīng)后的溶液過(guò)濾、洗滌，得到濾液和釩酸鉍產(chǎn)物。釩酸鉍產(chǎn)物置于60 0C恒溫干燥箱中干燥48h，分析計(jì)算出Bi2O3轉(zhuǎn)化率為94.5%。
[0038]對(duì)比例I
[0039]以5g氧化鉍為原料，加入10mL 1.5mol/L的NaVO3溶液，加75g氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，室溫下，置于行星式球磨機(jī)球磨4h，未有釩酸鉍產(chǎn)出。
[0040]對(duì)比例2
[0041 ]以5g氧化鉍為原料，加入10mL 1.5mol/L的NaVO3溶液，加75g氧化鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，溫度為80°C，置于行星式球磨機(jī)球磨4h，氧化鉍的轉(zhuǎn)化率為70.8%。
[0042]對(duì)比例3
[0043]除置于40°C、50°C、60°C恒溫加熱外，其余按照實(shí)施例1所述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)得到的產(chǎn)品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)未有釩酸鉍生成。
[0044]對(duì)比例4
[0045]除使用偏礬酸鈉，且偏礬酸鈉的濃度為0.lmol/L外，其余按照實(shí)施例1所述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)得到的產(chǎn)品進(jìn)行分析，分析計(jì)算出Bi2O3轉(zhuǎn)化率為20%。
[0046]對(duì)比例5
[0047]除液固體積質(zhì)量比為10mL/g外，其余按照實(shí)施例1所述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)得到的產(chǎn)品進(jìn)行分析，分析計(jì)算出M2O3轉(zhuǎn)化率為40%。
[0048]對(duì)比例6
[0049]除未進(jìn)行攪拌球磨外，其余按照實(shí)施例1所述方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)得到的產(chǎn)品進(jìn)行分析，所得產(chǎn)品的形貌如圖2所示。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種制備f凡酸祕(mì)的方法，其特征在于，以粒度小于或等于0.15 4 mm的氧化祕(mì)為原料，加入到濃度為0.6?2.0mol/L的偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液中，控制偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液與氧化鉍的液固體積質(zhì)量比為15?30mL/g，然后加入裝有兩個(gè)以上氧化鋯球的容器中，在溫度65?150°C反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中，進(jìn)行機(jī)械攪拌，機(jī)械攪拌槳帶動(dòng)氧化鋯球運(yùn)動(dòng)，通過(guò)氧化鋯球之間的摩擦對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行破碎及產(chǎn)物層進(jìn)行剝離，攪拌1.5-3.0h，得到釩酸鉍產(chǎn)物及含偏釩酸鈉/釩酸鈉的氫氧化鈉溶液，含偏釩酸鈉/釩酸鈉的氫氧化鈉溶液返回制備偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述攪拌槳的攪拌速度為200-400r/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化鋯球的質(zhì)量與氧化鉍的質(zhì)量比為5 ?18。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述反應(yīng)溫度為80V。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述攪拌時(shí)間為2h。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述偏釩酸鈉/釩酸鈉溶液的濃度為1.5mol/L07.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述液固體積質(zhì)量比20。
【文檔編號(hào)】C01G31/00GK105948119SQ201610272991
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年4月28日
【發(fā)明人】唐朝波, 曾萍, 唐雷, 李云, 劉永, 陳龍, 劉恒
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)