一种纳米硫酸钡及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种纳米硫酸钡的制备方法，包括如下工序：（1）原料处理工序：将Ba(OH)2·8H2O和硫酸铵分别进行纯化得到钙含量小于200ppm；（2）Ba-EDTA制备工序：将得到Ba(OH)2·8H2O结晶配制为溶液，将EDTA加入该氢氧化钡溶液中，后加热该混合液至80～85℃，后冷却，过滤得到溶液中Ba2+浓度为0.01～0.10mol/L；（3）混合液的制备工序；（4）喷雾热解反应及成品工序：将得到的溶液进行离心喷雾反应，将反应后的料浆进行离心分离得到固体，用氢氧化钡溶液洗涤该固体，干燥后得到纳米硫酸钡产品。本发明还提供了所述方法制备得到纳米硫酸钡。本发明方法制备得到的硫酸钡含量均高于99.10%，优选高于99.2%；白度均大于98.5%，水分含量低于0.5%，铁含量低于5.0ppm；一次粒子的粒径范围为20～50nm。
【专利说明】一种纳米硫酸钡及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及精细无机化工填料制备【技术领域】，特别是涉及一种纳米硫酸钡及其制备方法。
【背景技术】
[0002]纳米硫酸钡广泛应用于涂料、油墨、日化等行业，由于其具有优良的化学稳定性，耐HC1、HF等多种酸性介质腐蚀，较高的导热系数等特性近年来在电池隔膜领域收到极大的重视。
[0003]现有技术公开制备纳米硫酸钡的粒子分布较宽，制备得到纳米硫酸钡不能满足电池隔膜领域的要求。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是提供一种分布窄的纳米硫酸钡；更具体来说，本发明解决技术问题是:提供提供了一种使用EDTA通过喷雾热解得到纳米硫酸钡及其制备方法。本发明通过喷雾热解工艺制备了窄分布的纳米硫酸钡粒子，克服了传统工艺方法粒度分布宽的缺陷。
[0005]本发明首先通过对原料中的钙离子浓度进行纯化控制，后将钡离子与EDTA进行反应，后将Ba-EDTA与硫酸铵进行反应最终制备高白度的纳米硫酸钡产品。
[0006]具体来说，本发明通过如下技术方案解决上述技术问题的:
[0007]一种球形纳米硫酸钡的制备方法，包括如下工序:
[0008](I)原料处理工序:将Ba (OH) 2.8H20进行纯化得到钙含量小于200ppm的Ba(OH)2.8H20结晶；将硫酸铵进行纯化得到钙含量小于200ppm的硫酸铵；
[0009](2) Ba-EDTA制备工序:将工序(I)得到Ba(OH)2.8H20结晶配制为溶液，将EDTA加入该氢氧化钡溶液中，后加热该混合液至80~85°C，后冷却，过滤得到溶液中Ba2+浓度为 0.01 ~0.1OmoI/L ；
[0010](3)混合液的制备工序:将工序(2)得到的Ba-EDTA溶液加入到pH≥10的水溶液中，后加入工序(I)制备的(NH4)2SO4溶液，控制体系[Ba2+]/[SO42I的浓度比例为[Ba2+]/[SO42I= (1.1~1.2)/1范围内，加入过程中保持溶液pH≥10，搅拌均匀，精密过滤得到的溶液待用；以及
[0011](4)喷雾热解反应及成品工序:将工序(3)得到的溶液进行离心喷雾反应，将反应后的料浆进行离心分离得到固体，用氢氧化钡溶液洗涤该固体，干燥后得到纳米硫酸钡产品;
[0012]其中，所述的工序(I)中得到Ba(OH)2.8Η20中的钙含量小于50ppm ;工序(I)中得到硫酸铵中的?丐含量优选小于50ppm。
[0013]其中，工序(I)中所述的纯化Ba(OH)2.8H20的方法包括:将氢氧化钡配制浓度为Ba2+0.5~2.5mol/L的溶液，优选浓度为1.5~2.5mol/L，加热至完全溶解，保温过滤得到滤液，将该滤液冷却进行结晶，将得到的结晶进行固液分离，得到的固体为纯化的氢氧化钡晶体。
[0014]其中，工序(I)中纯化Ba(OH)2.8Η20的方法中的加热温度为90°C _100°C之间，滤液冷却温度为30°C -45°C。
[0015]其中，工序(I)中所述硫酸铵纯化方法为:将硫酸铵配成溶液，在搅拌条件下加入碳酸铵溶液使溶液中碳酸铵的浓度为硫酸铵浓度的2.5-3.5倍，常温搅拌反应，固液分离得到滤液，用硫酸酸化滤液至PH3.0~4.0，搅拌下加热至溶液温度为50°C -60°C)，维持搅拌25-35分钟，用NH3中和至pH7.0~7.5，精密过滤并精确测定S042_的浓度。
[0016]其中，工序(2)中Ba(OH)2.8H20 的配制浓度为 0.03-0.16mol/L，
[0017]其中，工序(2)中加入EDTA的量使该溶液中EDTA的浓度为0.04-0.20mol/L。
[0018]其中，工序(3)中pH≥10的水溶液是氨水溶液，通过通入氨水调整溶液pH≥10。
[0019]其中，工序(4)其中所述用氢氧化钡溶液洗涤是将固体用Ba(OH)2溶液在N2保护下进行热洗涤，优选热洗涤的固液比为1: (4~6)。
[0020]其中，工序(4)的离心喷雾反应在离心喷雾干燥机中进行，优选进风温度大于220°C，优选 220-240°C，排烟温度大于 115°C，优选 115_130°C。
[0021]其中，所述工序(2)中在80~85°C下维持30-45分钟，后将溶液冷却至25_35°C。
[0022]本发明还提供了一种通过上述方法制备得到的纳米硫酸钡。
[0023]其中所述纳米硫酸钡的一次粒径为20_50nm。
[0024]本发明的有益效果如下:
[0025](I)本发明方法制备得到的硫酸钡含量均高于99.10%，优选高于99.2% ;白度均大于98.5%，水分含量低于0.5%，铁含量低于5.0ppm ;一次粒子的粒径范围为20~50nm。
[0026](2)本发明的工艺条件温和，即可制备得到符合要求的纳米硫酸钡，不需要强碱性或强酸性的溶液进行反应，对设备要求不高。
【专利附图】
【附图说明】:
[0027]图1:本发明反应过程流程图；
【具体实施方式】
[0028]本发明制备纳米硫酸钡的方法，是通过下述化学反应实现的:
【权利要求】
1.一种纳米硫酸钡的制备方法，其特征在于，包括如下工序: (I)原料处理工序:将Ba (OH) 2.8Η20进行纯化得到钙含量小于200ppm的Ba (OH) 2.8Η20结晶；将硫酸铵进行纯化得到钙含量小于200ppm的硫酸铵； (2 ) Ba-EDTA制备工序:将工序(I)得到Ba (OH) 2.8H20结晶配制为溶液，将EDTA加入该氢氧化钡溶液中，后加热该混合液至80~85°C,后冷却，过滤得到溶液中Ba2+浓度为0.01 ~0.1OmoI/L ； (3)混合液的制备工序:将工序(2)得到的Ba-EDTA溶液加入到pH> 10的水溶液中，后加入工序(I)制备的(NH4)2SO4溶液，控制体系[Ba2+]/[SO42I的浓度比例为[Ba2+]/[S042_]=(1.1~1.2)/1范围内，加入过程中保持溶液pH > 10，搅拌均匀，精密过滤得到的溶液待用；以及 (4)喷雾热解反应及成品工序:将工序(3)得到的溶液进行离心喷雾反应，将反应后的料浆进行离心分离得到固体，用氢氧化钡溶液洗涤该固体，干燥后得到纳米硫酸钡产品。
2.如权利要求1所述纳米硫酸钡的制备方法，其中所述的工序(I)中得到Ba(OH)2.8Η20中的钙含量小于50ppm ;工序(I)中得到硫酸铵中的钙含量优选小于50ppm。
3.如权利要求1或2所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(I)中所述的纯化Ba(OH)2.8H20的方法包括:将氢氧化钡配制浓度为Ba2+0.5~2.5mol/L的溶液，优选浓度为1.5~2.5mol/L，加热至完全溶解，保温过滤得到滤液，将该滤液冷却进行结晶，将得到的结晶进行固液分离，得到的固体为纯化的氢氧化钡晶体。
4.如权利要求3所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(I)中纯化Ba(OH) 2.8Η20的方法中的加热温度为90°C -100°C之间，滤液冷却温度为30°C -45°C。
5.如权利要求1-4任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(I)中所述硫酸铵纯化方法为:将硫酸铵配成溶液，在搅拌条件下加入碳酸铵溶液使溶液中碳酸铵的浓度为硫酸铵浓度的2.5-3.5倍，常温搅拌反应，固液分离得到滤液，用硫酸酸化滤液至pH3.0~4.0，搅拌下加热至溶液温度为50°C -60°C )，维持搅拌25-35分钟，用NH3中和至pH7.0~7.5，精密过滤并精确测定SO/—的浓度。
6.如权利要求1-5任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(2)中Ba(OH)2.8Η20的配制浓度为0.03-0.16mol/L。
7.如权利要求1-6任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(2)中加入EDTA的量使该溶液中EDTA的浓度为0.04-0.20mol/L。
8.如权利要求1-7任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(3)中pH> 10的水溶液是氨水溶液，通过通入氨水调整溶液PH≥10。
9.如权利要求1-8任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(4)其中所述用氢氧化钡溶液洗涤是将固体用Ba(OH)2溶液在N2保护下进行热洗涤，优选热洗涤的固液比为1:(4 ~6)0
10.如权利要求1-9任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中工序(4)的离心喷雾反应在离心喷雾干燥机中进行，优选进风温度大于220°C，优选220-240°C，排烟温度大于115°C，优选 115-130°C。
11.如权利要求1-10任一项所述纳米硫酸钡的制备方法，其中所述工序(2)中在80~85°C下维持30-45分钟，后将溶液冷却至25-35 °C。
12.一种通过权利要求1-11任一项方法制备得到的纳米硫酸钡。
13.如权利要求12所述的纳米硫酸钡，其特征在于，一次粒径为20-50nm。
【文档编号】C01F11/46GK103626219SQ201310706304
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】姜志光, 华东, 曹玉欣, 严家铎 申请人:贵州红星发展股份有限公司, 深圳市昊一通投资发展有限公司