□焦其帥 黃永茂 王貴珍 龐 秀 何曉云

硫酸鋇是一種重要的無(wú)機(jī)填充材料，亞微米級(jí)(粒徑在0.1 μm～1.0 μm 之間)硫酸鋇在塑料、涂料、油漆、陶瓷與造紙等領(lǐng)域應(yīng)用效果都很好。目前，高端的亞微米硫酸鋇大多從國(guó)外進(jìn)口。本文以硫酸鈉和氯化鋇溶液為原料，采用自制的反應(yīng)器，制備亞微米級(jí)的硫酸鋇，通過(guò)對(duì)產(chǎn)物 的電鏡照片進(jìn)行分析，找到不同的反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物粒徑的影響。

一、實(shí)驗(yàn)材料與方法

(一)材料試劑與儀器設(shè)備。材料試劑:氯化鋇，分析純，天津市蘇莊化學(xué)試劑廠;無(wú)水硫酸鈉，分析純，天津市紅巖化學(xué)試劑廠。儀器設(shè)備:激光粒度分析儀，S90 型，英國(guó)馬爾文公司;電子掃描顯微鏡，S－4800 型－I，日本HITACHI 公司。

(二)實(shí)驗(yàn)方法。

1.實(shí)驗(yàn)裝置。自制實(shí)驗(yàn)裝置如圖1 所示。

圖1 反應(yīng)裝置示意圖

2.操作步驟。反應(yīng)過(guò)程:在原料槽2 和3 中，將氯化鋇和硫酸鈉分別用蒸餾水配置成一定濃度的溶液;以鋼瓶1 中的壓縮氮?dú)鉃閯?dòng)力;分別通過(guò)轉(zhuǎn)子流量計(jì)4 和5 調(diào)節(jié)流量;然后經(jīng)恒溫水浴槽調(diào)整適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)溫度;兩股物料在反應(yīng)器7 中發(fā)生反應(yīng);產(chǎn)品收集到8 中。后處理過(guò)程:收集到的產(chǎn)品漿液，經(jīng)過(guò)濾、洗滌干燥后既得成品。產(chǎn)品檢測(cè):將處理好的產(chǎn)品，送樣檢測(cè)，用激光粒度分布儀檢測(cè)產(chǎn)品的平均粒徑，用電子掃描電鏡觀察微觀形貌。

二、結(jié)果與討論

(一)原料濃度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響。在反應(yīng)溫度25℃，反應(yīng)液流量10L/min 的情況下，考察了原料濃度對(duì)產(chǎn)品平均粒徑大小的影響，結(jié)果見(jiàn)表1 所示。從表1 中可以看出:隨著原料濃度的增大，制得的產(chǎn)品的平均粒徑不斷減小，在所選擇的反應(yīng)條件范圍內(nèi)，產(chǎn)品的粒徑最大可達(dá)到63.6nm。雖然制得的產(chǎn)品屬于納米級(jí)(平均粒徑小于100nm)，但找到了原料濃度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響規(guī)律:即原料濃度較小時(shí)，可得到較大粒徑的產(chǎn)品。

表1 原料液濃度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響

(二)反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響。在兩種反應(yīng)液濃度都為0.25mol/L，反應(yīng)液流量10L/min 的情況下，考察了反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品平均粒徑大小的影響，結(jié)果見(jiàn)表2 所示。從表2中可以看出:隨著反應(yīng)溫度的升高，制得的產(chǎn)品的平均粒徑不斷增大，在所選擇的反應(yīng)條件范圍內(nèi)，產(chǎn)品的粒徑最大可達(dá)到105.5nm，平均粒徑達(dá)到了亞微米級(jí)(平均粒徑大于100nm)。反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響規(guī)律為:反應(yīng)溫度越高，可得到產(chǎn)品的粒徑越大。

表2 反應(yīng)溫度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響

(三)原料液流量對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響。在兩種反應(yīng)液濃度都為0.25mol/L，反應(yīng)溫度為95℃的情況下，考察了原料液流量對(duì)產(chǎn)品平均粒徑大小的影響，結(jié)果見(jiàn)表3 所示。從表3中可以看出:隨著原料液流量的減小，制得的產(chǎn)品的平均粒徑不斷增大，在所選擇的反應(yīng)條件范圍內(nèi)，產(chǎn)品的粒徑最大可達(dá)到148.7nm，平均粒徑達(dá)到了亞微米級(jí)。原料液流量對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響規(guī)律:即原料液流量較小時(shí)，可得到較大粒徑的產(chǎn)品。

圖2 亞微米級(jí)硫酸鋇的掃描電鏡照片

表3 原料液濃度對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響

(四)產(chǎn)品的掃描電鏡檢測(cè)。選取以上產(chǎn)品中達(dá)到亞微米級(jí)的硫酸鋇產(chǎn)品，用電子掃描電鏡觀察微觀形貌，見(jiàn)圖2。從圖2 中可以看出:所制得的亞微米級(jí)硫酸鋇微觀形貌近似呈球形，粒徑0.1～0.15μm，粒度分布均勻。

三、結(jié)語(yǔ)

以硫酸鈉和氯化鋇溶液為原料，在自制的反應(yīng)裝置中制備亞微米級(jí)硫酸鋇，討論了原料濃度、反應(yīng)溫度、原料液流量對(duì)產(chǎn)品粒徑的影響:原料濃度越低、反應(yīng)溫度越高、原料液流量越小，產(chǎn)品的粒徑越大。通過(guò)電子掃描顯微鏡照片可以看出:亞微米級(jí)硫酸鋇微觀形貌近似呈球形，粒徑0.1～0.15μm，粒度分布均勻。

［1］趙華，劉宏杰，朱建偉等.微反應(yīng)器制備納米硫酸鋇研究［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2008，

［2］王勇，焦其帥，崔琳等.納米硫酸鋇晶種法制備亞微米硫酸鋇的工藝研究［J］.無(wú)機(jī)鹽工業(yè)，2013