第18卷第l期1997年l月
华侨大学学报(自然科学版)JournalofHuaqiaoUniversity(Natural卜nee)Vol18NolJa
n1997
超细氧化铁黄的制备’王维德刘艺
灿
(华侨大学化工与生化工程系泉州362011)
搞要对超细氧化铁黄的人工合成工艺所进行的研究是在优化工艺条件下通过在反应阶段加入表面活性剂以对颜料颗粒作表面处理从而得到粒度均匀性能优良的超细氧化铁黄电镜分
析表明颗粒的直径为01~1拌m
关键词铁黄制备表面
处理
分类号TQ1381-
氧化铁养料具有耐碱耐晒价廉无毒遮盖力强等优点在涂料塑料造纸油墨橡胶水泥建材等行业得到广泛应用在世界范围内是仅次于钦白粉的第二大颜料〔,,近几年我国超细氧化铁养料生产发展很快每年递增20%左右产品大半供出口但我国氧化铁生产行业普遍存在两个问题:一是工艺与设备落后;二是产品未经表面处理两者均对产品质量造成影响表现为产品的细度分散性着色力光泽性都较差故出口价格较低“幻本文在氧化铁
黄的制备工艺和表面处理方面开展了一些研究工作为生产优质氧化铁产品作理论和实验探
索
1制备方法及工艺条件优化
Ll实验方法
反应在三口烧瓶中进行反应温度由超级恒温水浴控制用可连续调速的电动搅拌装置进行搅拌氧化气体由无油气体压缩机提供经气体流量计计量后通过气体分散器鼓入反应液
实验采用的技术路线如下__碱_
一
硫酸业铁一骊蔽醉扩晶押散
铁屑表面处理
剂
一-一氧化剂(空气)
氧化铁黄一过滤烘干
遗壑
哩
生粉碎一超细铁黄
12影响实验因素及工艺条件优化
氧化铁黄的制备必须先经制备晶种阶段晶种的优劣影响产品的颜色粒度等质量指标
晶种制备阶段的主要影响因素为反应液的温度tpH值和空气流量q等晶种制备完毕后即进入晶种成长阶段此阶段的主要影响因素为晶种数量FeSO‘浓度C反应液温度碱比
(硫酸亚铁摩尔数,,,:氢氧化钠摩尔数,,:)空气流量等在相同的晶种制备工艺条件下对晶
,本文1996。917收到;福建省自然科学基金资助项
目84华侨大学学报(自然科学版)1997年
种成长阶段作四因素三水平正交试验结果如附表所示表中转化率夕~2又产品铁黄摩尔数/
(加入的FeSO;摩尔数+溶解的Fe粉摩尔数)
附表铁黄制备正交试验
实验号C/molL一二:/nqv/Lh一产品颜色甲
/(%)
00性60On连任月了左Db4l01l05ll0105l1101105l14080120120408080土黄黄棕黄亮黄黄棕黄亮黄亮黄棕黄0n6乃匕
s
b,
13实验结果讨论
131晶种制备
晶种制备可分为Fe(OH)2胶核形成和FeOOH晶核形成两个阶段〔3,
下
面对各主要因素的影响作简要讨论(l)温度在Fe(OH):胶核形成阶段为得到细小粒子FeSO‘大大过量这些F
eSO‘
在溶液中以配合物形式存在温度高时这些配合物易分解
分
解后氧化生成非晶体沉淀沉积于已生成的FeOOH晶核上造成晶核大小不一致同时高温还会促使FeSO‘生成这些都对后续反应造成不利影响‘3‘,故晶体制备宜在低温下进行考
虑到实际生产中制得的Fe3O;溶液因温度较高不易冷却故实际操作宜控制在20一30℃
(2)
pH值pH值大易产生Fe
3O‘杂晶所得产品色相加深〔。实验证明pH
值控制在4~5较适
宜(3)空气流量空气流量小Fe(OH):氧化为FeOOH的速度慢氧化不完全流量大则形成的晶核大小不一实验证明空气流量控制在80一120Lh一’为宜132晶种成长此阶段发生的反应
为
4FeSO;+O:+6H:O一4FeOOH+4HZSO
‘
H:50;+Fe=FeSO‘+H:令
下面对主要因素的影响作简要讨论(l)温度对FeSO4进行氧化时进入溶液中的
Fe“十向四周扩散并被氧化成Fe3+如果温度高FeZ
十的扩散速度快使一部分向结晶中心扩
散的Fe”+还未被氧化就进入晶格结果产生黑色的Fe3O;杂晶温度低则会产生:FeOOH(纤铁矿)其产品颜色发萎且反应速度慢反应周期长实验证明温度控制在80一85℃较适宜(2)pH值溶液的pH值大离子间的相互作用强离子扩散需要越过的势垒高因此扩散速度慢有利于粒子细化;结晶中心附近的一部分Fe“+会被吸附在刚析出的晶体表面上当反应液pH值低且Fe,十较大时扩散的Fe,+可将已吸附的Fe“+排挤出来使之不进入晶格当
pH值大时Fe3+扩散速度慢不能及时置换晶体表面的Fe纤因此产生F
e3O;
杂晶实验证
明优化的反应液酸度应控制FesO;与NaOH的摩尔比为1:(。15一。25)(3)空气流量
空气流量大则有利于将Fe“十在扩散到结品中心前全部氧化成Fe3十故空气流量大产量高
质量也好但空气流量大能耗大一般掌握在颜料粒子不沉淀即可(4)硫酸亚铁浓度浓度高反应速率大色光进展快颜色不易控制且反应终了时过剩的亚铁造成浪费又增加三废处理的负担而浓度低反应时间长产品颜色发萎适宜的硫酸亚铁浓度为03molL一’左右华侨大学学报(自然科学版)1997年粒为直径。1拼m的球形颗粒则其比表面积为15mZg一’设每个表面处理剂所占的面积为600义10一艺。mZ(分子直径的数量级为10一,m)则包复19
颜料微粒外层所需的表面处理剂分
子数约为25又101吕个相当于42xl。一6mol此为理论量实际用量可略大于理论用量
3结论
(l)
合成氧化铁黄分为晶种制备和晶核成长两阶段影响产品质量的主要为温度反应
液pH值和空气流量适宜的工艺条件为:(a)晶种制备阶段温度为20一30℃pH为4~
5空气流量为80一120Lh一’;(b)晶核成长阶段温度为80℃,
硫酸亚铁与氢氧化纳摩尔
比为l:(015一025)空气流量大
于
120Lh一,
(2)在反应或干燥粉碎阶段添加一定量的表面处理剂能使颜料颗粒微细化和均匀化在
反应阶段进行表面处理时较高的温度良好的搅伴和弱酸性介质有利提高表面处理效果
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PreParingSuPerfineOxidesofFerriteYellowWangWeideLiuYiean
(DeptofApplChm&HqioUivQnho362(
)11
)
AbstraetThesuperfineoxidesofferriteyeollowarepreparedbysynthetieteehnologyUnderoptimized
teehnologiealeonditionsurfaetantsareaddedonpignlentpartielesduringreaetionstageforsurfaeetreat
mentSuperfineoxilesofferriteyellowwithhomogeneouspartielesandexeellentperformaneeareobtain
e
d
Thepartielediameter15shownbyeleetronmierosepieanalysistobe01~1井m
Keywordsfiniteyellowprepartionsurfaeetreatment