[发明专利]一种半水石膏纳米线、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本申请涉及无机纳米材料研发及应用领域，尤其涉及一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用。

背景技术

半水石膏(CaSO₄·0.5H₂O)是一种具有优良性质的石膏材料，具有强度高、硬度大、胶凝性佳、生物相容性好等诸多优点，可广泛应用于高档建材、材料模具、功能填料及骨修复等医疗领域，相较二水石膏(CaSO₄·2H₂O)和无水石膏(CaSO₄)具有更高的价值。然而，天然石膏多以二水和无水两种相态存在，因此，开发半水石膏材料的制备技术有利于提升石膏品质，拓宽石膏材料的应用领域。

目前，半水石膏主要通过二水石膏脱水转变而成，常见的制备技术主要包括气相/液相蒸压法和常压盐溶液法。蒸压法通过将二水石膏原料经过一定的前处理后填入密闭反应釜中，在高温(120-150℃)和高压(0.2-1.0MPa)条件下脱水反应得到半水石膏。该技术对设备要求较高，且多为间歇反应，生产周期长，反应过程和产品质量都难以控制。常压盐溶液法通过在二水石膏水溶液中加入一定量的电解质(如氯化钙、氯化钾等)，加热反应结晶，最后通过过滤分离得到半水石膏晶体。该技术能够在常压和较低的反应温度(90-100℃)下制备半水石膏，但作为电解质的盐分容易与石膏形成共熔体，难以彻底清洗干净，使产品纯度大幅降低。此外，该技术制得的半水石膏晶体颗粒较大，不适宜用于医药、环保等对材料要求较高的领域，因此，探索半水石膏的新型制备技术和拓宽其应用领域具有重要意义。

发明内容

本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用，以解决现有半水石膏产品纯度低、形貌不可控等技术问题。

本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将转晶剂溶解于去离子水，再将所述转晶剂的水溶液与多元醇溶液混合，将混合溶液搅拌均匀后加热至预设温度；

步骤2：将二水石膏快速加入至所述混合溶液中，形成悬浊液，对所述悬浊液恒温搅拌一段时间；

步骤3：将所述搅拌后的悬浊液快速过滤，并多次洗涤，将过滤后收集的固体烘干，制得半水石膏纳米线。

优选的，所述转晶剂包括盐类转晶剂，所述盐类转晶剂为氯化钾、氯化镁、氯化锌、氯化锡、氯化钠和氯化钙中的一种或多种。

优选的，所述转晶剂还包括有机酸类转晶剂，所述有机酸类转晶剂为酒石酸、柠檬酸和苹果酸中的一种或多种。

优选的，所述转晶剂与所述二水石膏加入的质量比为：(0.2-5.2)：(100-350)。

优选的，步骤1中所述预设温度为40-180℃。

本申请提供了一种半水石膏纳米线，所述半水石膏纳米线由权利要求1-5任意一种方法制得。

本申请提供了一种由上述任意一种方法制得的半水石膏纳米线在油水乳化液分离中的应用。

本申请提供了一种油水乳化液分离方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1：将半水石膏纳米线加入油包水乳化液中，并在设定温度下搅拌一段时间，使体系充分混合；

步骤2：将上述混合体系自然沉降后分离，将分离后的得到的油液低速离心，获得油液产品；

步骤3：将分离后的固体进行多次洗涤，并烘干，将烘干后的固体回收。

优选的，步骤1中所述的油包水乳化液为含有表面活性剂的稳定的油水混合液，水相浓度在20mg/mL以下，油相为润滑油、变压器油、绝缘油、真空泵油、汽油、煤油、柴油中的一种或者多种。

优选的，步骤1中加入的半水石膏的质量与加入的油包水乳化液的体积满足如下关系式：y＝M_CaSO4.0.5H2O×(x/M_H2O/1.5)，其中，M表示分子量，y为加入的半水石膏的质量，x为乳液中水的总质量。

本申请提供了一种半水石膏纳米线的制备方法及其应用，通过对合成路线的设计，获得一种产量大，产品纯度高，操作简单可控，反应条件温和，易于广泛推广的石膏纳米线制备办法。同时，本申请将制备的半水石膏纳米线应用于分离油包水乳化液，利用半水石膏向二水石膏的相态转变将混合体系中的水分固定于晶体晶格中，最终通过分离固相实现快速、高效、稳定的油水相分离。相比于目前已报道的油包水乳化液分离技术，该办法简单可行、成本低、分离效率高；固定水分后的石膏颗粒体积变大且相互交联，利于固相从油相中脱除，无二次污染；半水石膏纳米线还可循环利用，经济性佳。

本申请具有如下优点：