钛白清洁生产工艺中晶种制备与产品质量调控的基础研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 赵岩 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院过程工程研究所 |
| 授予地点 | 过程工程研究所 |
| 导师 | 齐涛 |
| 关键词 | 钛白 水解晶种 煅烧晶种 溶胶 纳米粒子 |
| 其他题名 | Fundamental Study on Preparation of Seeds and Product Quality Control in Cleaner Production Process of TiO2 Pigment |
| 学位专业 | 化学工艺 |
| 中文摘要 | 我国蕴藏着极其丰富的钛矿资源，二氧化钛是钛系最重要的产品之一，90%以上的钛资源用于生产钛白粉。二氧化钛，俗称钛白，是世界上性能最好的白色颜料，广泛应用于涂料﹑塑料﹑造纸等行业。硫酸法和氯化法是目前工业生产钛白粉的两种工艺，它们在生产过程中存在着排废量大、废物毒性大、对环境污染严重等问题。中国科学院过程工程研究所首次提出资源高效-清洁-综合利用的钛白清洁生产新技术，以取代传统的钛白生产方法，大幅度提高钛资源转化率，并实现反应介质循环再生利用。作为钛白新工艺的重要组成部分，水解晶种和煅烧晶种的制备与应用引起了越来越多的关注。水解晶种可正确诱导热水解，加速水解的进行，改善钛白的颜料性能；煅烧晶种（TiO2溶胶）可降低金红石晶型转化所需要的温度，提高产品的消色力，改善煅烧时二氧化钛的粒子形状，使颗粒圆滑规整、松软不易烧结。 本文提出了水解晶种和煅烧晶种的制备新工艺，原料廉价，应用性强，有效实现了对钛白产品质量的调控。制备所得的煅烧晶种为性能优良的纳米粉体材料，具有很好的紫外屏蔽效应。 主要研究内容如下： （1）对水解晶种的制备工艺进行了优化，研究不同操作条件下晶种对钛液水解的诱导作用，得到最优的工艺条件。实验结果表明，将预热好的氢氧化钠加入到钛液中，混合均匀，在80~100oC下熟化5~10 min可得到活性较高的水解晶种；将制备所得的水解晶种加入钛液中，当水解温度为120oC，晶种加入量为1.0%~2.0%，钛液的水解率可达到93%。 （2）研究了煅烧晶种的制备新工艺，以廉价的偏钛酸为原料，探讨了不同的反应条件对二氧化钛晶型转化的影响。实验结果表明，酸溶过程为晶型形成的主要阶段，在酸溶温度100oC，浆液浓度（TiO2的浓度）100~120 g/L，HCl:TiO2（质量比）为0.5，酸溶时间90 min的条件下，XRD分析反应产物中金红石型TiO2含量90%以上。 （3）考察了煅烧晶种在偏钛酸煅烧中的应用，得到最优的工艺参数。在金红石型钛白生产中，必须控制产品金红石型转化率≥98.5%。由实验结果可知，当晶种加入量3%~5%，煅烧温度900oC，恒温煅烧2 h，晶型转化率可达到99%以上，产品符合工业要求。 （4）新工艺利用煅烧晶种制备纳米二氧化钛粉体，考察了粉体的紫外屏蔽效应。实验结果表明，将晶种溶胶经离心分离，取其固相；在100oC下烘干研成细粉，测其金红石含量在90%以上，粒径30~40 nm；在200oC、300oC、400oC下煅烧2 h，产物为结构完整的金红石型二氧化钛。UV-VIS结果表明所制备的粉体具有很好的紫外屏蔽效应。新工艺制备的纳米TiO2的纯度在99%以上。 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2013-09-16 |
| 页码 | 118 |
| 源URL | [http://ir.ipe.ac.cn/handle/122111/1286]  |
| 专题 | 过程工程研究所_研究所（批量导入） |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵岩. 钛白清洁生产工艺中晶种制备与产品质量调控的基础研究[D]. 过程工程研究所. 中国科学院过程工程研究所. 2009. |
入库方式： OAI收割
来源：过程工程研究所
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