专利名称：硫酸钠废水液相法原位制备疏水性硫酸钙晶须的制作方法
技术领域：
本发明涉及硫酸钠废水处理的新方法，具体涉及的是以硫酸钠废 水为原料常压低温液相原位制备疏水性硫酸钙晶须的新方法。
背景技术：
晶须是一种纤维状单晶材料，晶须增强塑料早在20世纪60年代就 己出现，但.由于当时生产工艺复杂，价格昂贵，应用受到限制。直到20 世纪80年代，日本才率先研制出廉价的钛酸钾晶须，并作为增强剂用 在陶瓷、塑料中。此后，晶须的研制、开发、应用在其他发达国家得 到长足进展，目前己扩展到汽车、电子电器、仪器仪表、机械制造等 领域。而我国对无机盐晶须的研究起步于20世纪90年代。
由于晶须本身结构纤细，且具有高强度、高模量等优异的力学性 能，加入到热固性或热塑性树脂之中，能够均匀分散，起到骨架作用， 形成聚合物一纤维复合材料，晶须的存在能够发展定向结构，但又不 产生各向异性,可减少缺陷形成，有效地传递应力，阻止裂纹扩展。加 入晶须除有一般无机填料降低收縮率的作用外，还因纤维状填充剂受 力时能产生一定的形变，使应力容易松驰，消除界面应力集中和残余 应力，减小制品的内应力。晶须的作用是使聚合物内聚强度增大，薄弱 环节减少，显著提高机械强度。
我国每年化工厂需要排放的废水中都含有大量的硫酸钠，在临近 大江大河具有自然稀释能力的地区，这些硫酸钠稀溶液一般可直接排 放，但在一些内陆地区，则不准许硫酸钠稀溶液直接排放，因为硫酸 钠渗入地下长期积累会造成土地盐碱化，并使地下水源中SO^含量 逐年增加，因此，将硫酸钠加以回收己成为必行之势， 一些工厂将硫 酸钠进行蒸发浓縮制得芒硝，本专利中突破以往的常规方法，以硫酸 钠工业废水为原料简单一步合成法制备硫酸钙晶须，既将硫酸钠废水 进行了回收，减轻了环境压力，实现了可再生资源的合理利用。
我们的方法是在钙盐中加入少量表面活性剂，搅拌均匀后加入硫 酸钠废水， 一步法合成疏水性硫酸钙晶须。以往的实验中，硫酸钙晶 须的制备方法主要有水压热法和常压酸化法。水压热法是将质量分数
小于2%的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二
水石膏变为细小针状的半水石膏，再经晶型稳定化处理，得到半水硫 酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是指在一 定温度下，高浓度二水硫酸钙悬浮液在酸性溶液中，可以转变成针状 或纤维状半水硫酸钙晶须。与水压热法相比，此方法不需要压热器， 且原料质量分数大大提高，成本大幅降低，易于工业化生产，但是其缺 陷是投资很大，防腐要求高，热损失大，晶须生长和陈化时间变长， 大量酸渣的处理较困难，因此产生的环保压力较大，而本发明所涉及 的方法，既不需要较高的投资成本，也不需要复杂的反应工艺，并且 使产物具备了更优异的性能——疏水性。
到目前为止，国内外还没有合成疏水性硫酸钙晶须作为增强剂的 文献和专利报道，特别是没有原位一步沉淀法合成疏水性硫酸钙晶须 的研究报道。硫酸钙晶须是无机物，不能与聚合物很好复合，在本发明 的方法中表面修饰后的硫酸钙晶须既具有晶须的性质，又具有疏水亲油性，通过表面活性剂的修饰，可以改善晶须与聚合物的相容性使晶 须与聚合物以较强的键合力结合，从而达到增强的效果。而本发明采 用硫酸钠废水作为原料液相原位沉淀法合成硫酸钙晶须，简单一步的 处理了工业废水，同时回收了食盐，减轻了环境压力，并且由于其简 单的合成工艺，既节约了能源，又实现了可再生资源的利用，因此具 有广泛的应用前景。
发明内容
本发明的目的就是提供一种生产工艺简单、成本低、反应过程无 污染，在常压低温液相中以硫酸钠废水为原料原位制备疏水性硫酸钙 晶须，突破以往的用水热法或高温法制备晶须的常规方法。
本发明所涉及的是以硫酸钠废水为原料，常压低温液相原位制备
疏水性硫酸钙晶须的新方法，其步骤为将一定量的0.5 lmol/L的 钙盐加入三口瓶中，加入表面活性剂并搅拌均匀后，加入一定量的 硫酸钠废水，升温至30 7(fC，恒温搅拌晶化反应3 7h，将所得白 色产物经过滤、洗涤后，60 20(TC下干燥和热处理，得到直径为l 2pm，长度为30 150pm，长径比为15 150的硫酸钙晶须粉体，而 滤液则为比原料多一倍的盐溶液，在此基础上可制得氯化钠，实现废 液的二次利用，本发明的特点是在制备过程中简单一步处理硫酸钠废 水，不需要大量投资成本，简化工艺，既节省能源降低成本，又实现 了可再生资源的回收利用，因此用本发明方法制备的产品具有较高的 经济价值和社会价值。下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。
实施例l:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l硝酸钙溶液置于三口瓶中放入30°C水 浴中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌3h，生成白色沉淀；
4. 过滤，洗涤上述产物；
5.6(TC脱水干燥后得到直径为2i^m，长度为30nm，长径比为15 的硫酸钙晶须粉体。
实施例2:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l钙盐溶液置于三口瓶中放入50°C水浴 中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌3h，少量产物漂浮于水面；
4. 过滤，洗涤上述产物；
5.6(TC脱水干燥后得到直径为2iim，长度为60(am，长径比为30
的硫酸钙晶须粉体。
实施例3:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l钙盐溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌3h，部分产物漂浮于水面；
4.过滤，洗涤上述产物；
5.6(TC脱水干燥后得到直径为2pm，长度为lOOpm,长径比为 5't)的硫酸钙晶须粉体。
实施例4:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l硝酸钙溶液置于三口瓶中放入70°C水 浴中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌5h，产物完全漂浮于水面；
4. 过滤，洗涤上层物质；
5.6(TC脱水干燥后得到直径为2(im，长度为120pm，长径比为 60的硫酸钙晶须粉体。
实施例5:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l钙盐溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌7h，产物完全漂浮于水面；
4. 过滤，洗涤上层物质；
5.10(TC脱水干燥后得到直径为2|Lim，长度为150pm，长径比为 75的硫酸钙晶须粉体。
实施例6:
l.将50ml浓度为0.5mol/l钙盐溶液置于三口瓶中放入70°C水浴 中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌7h，.产物完全漂浮于水面；
4. 过滤，洗涤上层物质；
5.150。C脱水干燥后得到直径为1.5pm，长度为150pm，长径比 为100的硫酸钙晶须粉体。
实施例7:
1. 将50ml浓度为0.5mol/l钙盐溶液置于三口瓶中放入70。C水浴 中，加入表面活性剂并搅拌均匀。
2. 在搅拌下，加入一定量的硫酸钠废水；
3. 保持温度，继续搅拌7h，产物完全漂浮于水面;
4. 过滤，洗涤上层物质；
5.20(TC脱水干燥后得到直径为lpm，长度为150pm，长径比为 150的硫酸钙晶须粉体。
权利要求
1.本发明所涉及的是以硫酸钠废水为原料，常压低温液相原位制备疏水性硫酸钙晶须的新方法，其步骤为将一定量的0.5～1mol/L的钙盐加入三口瓶中，加入表面活性剂并搅拌均匀后，加入一定量的硫酸钠废水，升温至30～70℃，恒温搅拌晶化反应3～7h，将所得白色产物经过滤、洗涤后，60～200℃下干燥和热处理，得到直径为1～2μm，长度为30～150μm，长径比为15～150的硫酸钙晶须粉体，而滤液则为比原料多一倍的盐溶液，在此基础上可制得氯化钠，实现废液的二次利用。
2. 如权利1中所述的方法，其特征在于钙源是可溶性的钙盐， 为CaCl2和Ca(N03)2-4H20中的一种。
3. 如权利1中所述的方法，其特征在于所述的表面活性剂是阴 离子表面活性剂油酸钠、硬脂酸盐、磷酸酯以及十二垸基磺酸钠之中 的一种。
4. 如权利1中所述的方法，其特征在于所述的反应体系温度控 制在30 70℃。
5. 如权利l中所述的方法，其特征在于反应时间为3 7h。
6. 如权利1中所述的方法，其特征在于反应热处理温度为60 200℃。
全文摘要
本发明所涉及的是以硫酸钠废水为原料，常压低温液相原位制备疏水性硫酸钙晶须的方法，其步骤为将一定量的0.5～1mol/L的钙盐加入三口瓶中，加入表面活性剂并搅拌均匀后，加入一定量的硫酸钠废水，升温至30～70℃，恒温搅拌晶化反应3～7h，将所得白色产物经过滤、洗涤后，60～200℃下干燥和热处理，得到直径为1～2μm，长度为30～50μm，长径比为15～50的硫酸钙晶须粉体，而滤液则为比原料多一倍的盐溶液，在此基础上可制得氯化钠，实现废液的二次利用，本发明的特点是在制备过程中简单一步处理硫酸钠废水，简化工艺，既节省能源降低成本，又实现了可再生资源的回收利用，产品具有较高的经济价值和社会价值。
文档编号C01F11/46GK101343773SQ20081005111
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月26日 优先权日2008年8月26日
发明者刘艳华, 兵 周, 王子忱, 田玉美, 旭 赵, 郑云辉, 郭玉鹏 申请人:吉林大学