利用硫酸锌废水制备活性氧化锌的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用硫酸锌废水制备活性氧化锌的方法。包括步骤S1，将硫酸锌废水与碱性溶液进行中和反应后固液分离，得到中和液；步骤S2，将中和液与氧化剂进行氧化反应后固液分离，得到氧化液；步骤S3，将氧化液与吸附剂进行吸附处理后固液分离，得到脱色液；步骤S4，将包括脱色液、沉淀剂、分散剂的原料进行沉淀反应后固液分离，得到沉淀相；步骤S5，将沉淀相进行干燥、焙烧，得到活性氧化锌；硫酸锌废水为锌粉还原法制备紫外线吸收剂工艺中产生的含锌废水。以上中和反应和氧化反应可将吸附剂用量尽可能地降低，从而提升最终产品活性氧化锌的品质的同时降低成本。且以上方法简单，极大地减少了硫酸锌废水排放对环境的污染。大地减少了硫酸锌废水排放对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
利用硫酸锌废水制备活性氧化锌的方法


[0001]本专利技术涉及硫酸锌废水处理
，具体而言，涉及一种利用硫酸锌废水制备活性氧化锌的方法。

技术介绍

[0002]活性氧化锌(ZnO)的粒径介于1～100nm之间，是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，表现出许多特殊的性质，如非迁移性、荧光性、压电性、吸收和散射紫外线能力等，利用其在光、电、磁、敏感等方面的奇妙性能，可制造气体传感器、荧光体、变阻器、紫外线遮蔽材料、图像记录材料、压电材料、压敏电阻、高效催化剂、磁性材料和塑料薄膜等。
[0003]制备活性氧化锌主要有三种方法：物理法、化学法和综合法。物理法主要是由机械作用制备活性氧化锌；化学法主要是通过化学合成，使分子甚至原子成核，控制生长，形成一定形貌和尺寸的活性氧化锌；综合法就是把物理法和化学法相结合，取长补短，解决单一方法达不到的效果。
[0004]1、物理法
[0005]作为最早制备活性氧化锌的方法，主要包括以下两种方法：机械粉碎法、深度塑性变形法。通过特殊的电火花爆炸和机械粉碎等物理技术，将普通氧化锌粉碎至活性级别的方法称为机械粉碎法。L.c.D am onte等人利用立式振动磨机成功地制备得到了活性氧化锌粉体，其粒径达40nm，虽然工艺简单，但是该方法存在的能耗巨大、制得的产品存在纯度低、粒径分布不匀等缺点，工业上并不常用此法。通过静压的作用使原材料发生严重的塑性变形，将其尺寸细化到活性级的方法称之为深度塑性变形法，此方法制得的粉体纯度高，且粒径可控，但是对生产设备有着比较高的要求。综上，采用物理法制备活性氧化锌存在着许多缺点，例如产品纯度低、耗能较大、粒径不匀，甚至尺度达不到活性级等缺点，工业上不常采用此法，发展前景也不是很大。
[0006]2、化学法
[0007]根据反应物的相态，化学法制备活性氧化锌分为气相、固相和液相反应法。气相反应法是利用气相或受热后为气相的物质作为反应物，通过化学反应，在冷却凝聚的过程中制备氧化锌活性颗粒。主要有气相氧化法、气相沉积法、气相冷凝法、喷雾热分解法等方法。
[0008]固相反应法将金属盐或金属氧化物按照一定的比例充分地混合，然后采用研磨、锻烧等方法处理发生固相反应，制得活性粉体或再经粉碎得到活性粉体。按活性氧化锌的生成过程，可以分为燃烧法和热分解法两种。A、燃烧合成法采用燃烧反应放热制备材料技术，利用燃烧火焰产生的温度场和速度场来直接获得活性产品。王宝采用醋酸锌作为锌源，使用同流扩散火焰燃烧器，在CH4、O2、Ar等组成的高温火焰结构中，迅速发生分解、成核、结晶、凝并等复杂反应过程，然后制备出了分散性良好、尺寸约为30nm的氧化锌活性粉体。燃烧合成速度非常快，在高温下瞬间完成，生产效率也高，同时操作工艺流程也比较短，能够合成粒径小、粒度分布窄的粉体。但是其生产设备价格高昂，颗粒收集中易发生团聚，反应过程难以控制，有待于进一步的开发与研究。B、热分解法原料先通过反应制得前驱体，然后
前驱体化合物经过受热分解会得活性氧化锌。吴尝等采用ZnSO4·
7H2O和Na2CO3作为原料，经过机械研磨和洗涤后得到前驱物ZnCO3。ZnCO3在不同温度下热分解，得到了粒径在16～25nm间的ZnO活性晶。该方法操作方便、容易净化，所得ZnO活性颗粒物相纯，但是研磨物理作用比较大，对试验设备要求较高。将反应温度降至或接近到室温的固相法，即室温固相法，具有操作和控制容易、合成工艺简单、产率高、污染低、能耗低等特点，是实现固相法制备氧化锌活性材料工业化的新途径。Y.L.Cao等以NaOH、ZnCl2、ZnSO4等为原料，采用室温固相法，首先制备得到Zn(OH)2，煅烧后获得了ZnO活性棒。
[0009]液相反应法是最常用的制备氧化锌活性材料的方法，主要包括有以下几种：沉淀法、溶胶
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凝胶法、水热法、微乳液法、直接水解法、原位生长法等。A、沉淀法可以分为直接沉淀法和均匀沉淀法两种。直接沉淀法是将沉淀剂加入到可溶性盐溶液中，在特定的条件下生成沉淀，沉淀从溶液中析出，然后把阴离子除去，经过沉淀、热分解得到活性ZnO。选用的沉淀剂不同，反应机理随着也会不同，故得到的沉淀产物也不同，所以其热分解的温度也会随之不同。直接沉淀法的操作过程简易，对设备和技术的要求都不是很高，同时制备成本低。但是产品粒径的分布范围很宽，分散性比较差，除去原溶液中的阴离子这个过程也比较困难。均匀沉淀法是通过控制化学反应，将离子均匀地、缓慢地从溶液中释放出来。均匀沉淀法所得到的产品粒径分布比较窄、分散性也很好，所以工业化被大为看好。沉淀法具有设备要求低、工艺操作简便、产物纯度好等优点，但是后处理时除去沉淀剂阴离子较难，制品易团聚，造成活性氧化锌品质下降。B、溶胶
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凝胶法的原理是在有机溶剂或水中溶解前驱物(无机盐或金属醇盐)形成均匀溶液，然后在溶剂与溶质之间会产生水解或醇解反应，生成物会聚集成1nm左右的粒子，同时组成溶胶，最后经过干燥为凝胶。具体而言，此法应该称为溶液
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溶胶
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凝胶法。C、水热法是指采用水溶液作为反应体系，在特定的密闭容器中将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度)，产生高压环境来制备活性材料的一种有效的方法。D、微乳液法主要是通过制备两种微乳液：含盐离子乳液和含沉淀剂乳液，然后把两种乳液充分混合，把微乳液中的微小“水池”作为反应器，得到活性氧化锌。微乳液法克服了活性材料制备易团聚的缺点，该方法有着装置简单、操作容易、粒径可控、生成粒子的尺寸比较均匀等优点。E、直接水解法，马正先等通过直接水解法一步制得了活性ZnO，其将锌盐溶液缓缓加入到碱溶液中，调控反应温度和时间等因素，所得沉淀物经多次洗涤、过滤至洗净，烘干后即得到了活性ZnO粉体。在一定的条件下，强碱与锌盐反应不会生成Zn(OH)2，而是直接生成ZnO。此方法工艺简单、操作方便、节能降成，便于工业化大规模生产。
[0010]3、综合法
[0011]综合法就是整合了物理法和化学法合成与制备活性材料。主要是在化学法中引入物理法，提高化学法的合成效率甚至得到化学法达不到的效果。主要包括：超声沉淀法、激光沉淀法、微波合成法和电化学沉积法等。A、超声沉淀法是基于化学沉淀法制备活性材料，用超声波在沉淀的过程中辅助反应。该法主要是利用超声波空化作用可以产生高温高压，为微小颗粒的形成提供所需要的能量；提高沉淀晶核的生成速率，减小沉淀颗粒粒径。同时，空化作用所产生的高温和颗粒表面所形成的大量的气泡大大降低了晶核比表面能，然后会抑制晶核的聚结和长大，此外，空化作用所产生的冲击波和微射流会产生粉碎作用，从而使得沉淀物会以均匀的微粒形式存在。王亚峰等人通过超声波沉淀法，把硫酸锌和草酸作为主要原材料，制备得到不同粒径的活性氧化锌，并研究了不同工艺条件下的粒径的变
化规律。B、激光沉淀法，激光器具有高能量、高准直性等特点，激光经光路聚焦后能量会瞬间释放，当激光照射到材料表面时，材料分子会产生激光分解、热解、光敏化和激光诱导等一系列的化学反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.利用硫酸锌废水制备活性氧化锌的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，将硫酸锌废水与碱性溶液进行中和反应后固液分离，得到中和液；步骤S2，将所述中和液与氧化剂进行氧化反应后固液分离，得到氧化液；步骤S3，将所述氧化液与吸附剂进行吸附处理后固液分离，得到脱色液；步骤S4，将包括所述脱色液、沉淀剂、分散剂的原料进行沉淀反应后固液分离，得到沉淀相；步骤S5，将所述沉淀相进行干燥、焙烧，得到活性氧化锌；所述硫酸锌废水为锌粉还原法制备紫外线吸收剂工艺中产生的含锌废水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述中和反应的反应终点的pH值为2.5～3.5，优选所述碱性溶液为氢氧化钠溶液和/或氢氧化钾溶液，优选所述碱性溶液的质量浓度为10～30％。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的温度为15～100℃，优选所述氧化剂的添加量为所述硫酸锌废水的1～10wt％，优选所述氧化剂选自过氧化氢、过氧乙酸、重铬酸钠、铬酸、硝酸、高锰酸钾、过硫酸铵中的任意一种或多种。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述吸附剂的添加量为所述硫酸锌废水的1～10wt％；优选所述吸附剂选自活性炭、硅藻土、活性白...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢萌，孙东辉，孙希萌，李达鹏，杨智琳，赵乐，
申请(专利权)人：天津利安隆新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：