[发明专利]一种氨浸法生产纳米氧化锌除镉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氨浸法生产纳米氧化锌除镉的方法，属于化工领域。

背景技术

氧化锌产品是橡胶、医药行业重要的化工原料，可用作填充剂、脱硫剂等，而纳米氧化锌则是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，其粒径介于1～100纳米，又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化，表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因此，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的前景。

目前，国内外生产纳米氧化锌的方法主要有化学沉淀法、溶胶凝胶法、微乳夜法等，氨浸法相对上述方法而言，具有成本低，且工艺过程中氨、二氧化碳、蒸馏残余等物质均可循环使用，三废污染少的特点。

在氨浸法生产纳米氧化锌的工艺过程中，由于原料次级氧化锌中含有一定含量的镉，次级氧化锌在氨水和碳酸氢铵的混合溶液中反应时，其中的镉元素也随着氧化锌的溶解反应而进入锌氨络合溶液中，以镉氨络合物的形式存在，镉是一种有毒有害的物质，在橡胶制品中的作用与纳米氧化锌相反，为硫化抑制剂，而纳米氧化锌为硫化活性剂。在纳米氧化锌中的存在，在很大程度上影响了纳米氧化锌的质量，尤其在日用品中的使用可以危害到人们的身体健康，所以在生产的过程中必需清除掉。表2-26为部分国外企业纳米氧化锌技术指标

表2-26 部分国外企业纳米氧化锌技术指标

目前氨浸法生产纳米氧化锌除镉工艺普遍使用锌粉置换除镉，存在彻底除镉难度大，尤其达到生产低镉含量(Cd≤10ppm)的产品更难，因为锌粉法除镉生成的是大量的海绵镉，这种镉在氨-铵溶液中能缓慢的被氨腐蚀反应，造成反镉现象的发生，因此，达到生产低镉含量的氧化锌产品更难。。锌粉法除镉的反应原理是采用锌粉置换溶液中的镉元素，反应方程式如下：

Cd²⁺+Zn→Cd↓+Zn²⁺

发明内容

本发明的目的就是提供一种氨浸法生产纳米氧化锌过程中，能有效清除镉金属的方法。

本发明的技术方案是通过以下途径实现的，本发明采用硫化碱(Na₂S)替代锌粉来置换纳米氧化锌中的镉金属，具体工艺为：将Na₂S加入到锌氨络合溶液的净化反应容器中进行化学反应，逐步生成CdS沉淀除镉。

本发明具有工艺先进，具有操作控制简单，成本低，除镉完全等优点。举例说明，在三组实验中，在三组不同的锌氨络合溶液(镉含量分别为0.0052摩尔/升、0.0036摩尔/升、0.0065摩尔/升、)中分别加入与镉含量等摩尔的硫化碱和锌粉对比试验发现锌氨络合溶液中镉含量如下表所示：

具体实施方式

下面详细描述本发明的具体实施方式。

本发明采用硫化碱(Na₂S)替代锌粉来置换纳米氧化锌中的镉金属，采用硫化碱(Na₂S)沉淀除镉的反应原理是利用镉离子与二价硫离子反应生成溶度积(8.0×10^-27)极小的硫化镉(CdS)沉淀，因为CdS几乎不溶于氨水溶液中，从而避免了反镉现象的发生，而将溶液中的镉除尽，其反应方程式如下：

Cd²⁺+S^2-→CdS↓

本发明的具体工艺为：将硫化碱(Na₂S)加入到锌氨络合溶液的净化反应容器中进行化学反应，逐步生成CdS沉淀除镉，加入硫化碱(Na₂S)沉淀除镉的时间为30～90分钟/批，反应温度控制在20℃～85℃。其中Na₂S与锌氨络合溶液中镉离子的摩尔比1.0～2.0，本发明采用等摩尔量，Na₂S与锌氨络合溶液的质量比约为0.001～0.01。