稻壳灰沉淀法制备白碳黑工艺的研究
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白炭黑生产工艺沉淀法
白炭黑是一种高性能白色颜料,具有高白度、高消色力、高遮盖力、耐候性好等特点,广泛应用于涂料、橡胶、塑料、油墨等领域。
下面将介绍白炭黑的生产工艺之一——沉淀法。
沉淀法主要通过化学反应将溶液中的杂质沉淀下来,生成粉状或凝胶状的白炭黑。
其具体的生产流程如下。
首先,准备所需的原料。
白炭黑的主要原料是苯酚和硫酸,其中苯酚是白炭黑的主要原料,硫酸起到催化剂的作用。
然后,将苯酚溶解在水中。
将一定量的苯酚加入反应釜中,加入一定的水溶液,搅拌均匀,形成苯酚的溶液。
接着,加入一定量的硫酸。
在苯酚的溶液中,缓慢地加入硫酸,并保持搅拌,使硫酸充分与苯酚反应。
随后,控制反应温度和时间。
在反应过程中,需要控制反应温度和时间,以确保反应能够充分进行。
一般来说,反应温度控制在70-90摄氏度之间,反应时间为1-2小时。
最后,进行沉淀和过滤。
在反应完成后,从反应釜中取出反应液,将其进行沉淀和过滤处理。
通过沉淀和过滤,可以将产生的白炭黑分离出来,形成固体颗粒。
这样,经过以上几个步骤,沉淀法生产的白炭黑就得到了。
接下来,还需要进行干燥和粉碎等后续工序,最终得到成品的白
炭黑产品。
需要注意的是,白炭黑生产过程中需要严格控制反应条件和操作参数,以确保产物的质量和稳定性。
同时还需要进行废水和废气处理,以保护环境。
总之,沉淀法是白炭黑生产中常用的一种工艺,通过化学反应将苯酚转化为白炭黑。
通过控制反应温度和时间,以及进行沉淀和过滤等步骤,可以得到高质量的白炭黑产品。
白炭黑常见制备方法摘要:本文介绍了白炭黑的常见制备方法及其产品应用。
关键词:白炭黑;气相法;沉淀法;解离法基金项目:黑龙江工程学院大学生创新训练项目(202211802211)白炭黑常见的制备方法主要有三种:气相法、沉淀法和离解法。
工业上制备方法一般是这三种方法,或者是这三种方法的组合或改良。
1.气相法气相法通常称为化学气相沉积法,又被称为热解法。
一般是在高温条件下加入氧气、四氯化硅和氢气进行反应从而制备出烟雾状的白炭黑[1]。
具体步骤为:将空气和氢气通过增加压力、分离、采用冷却的方式进行脱水、再放入硅胶中进行干燥、最后经过除尘过滤等一系列的步骤后送入合成的水解炉中。
将原料SiCl4送至精馏塔精馏后,在蒸发器中使之蒸发,并用干燥、过滤后的空气用作载体,将处理后的产物送至合成水解炉中。
在高温下SiCl4被气化,将其与一定量的氢气和氧气的混合气体在高温下进行气相水解。
生成的气相SiO2颗粒非常小,与气体很容易形成气溶胶,从而不容易被捕集,因此需要使其先在聚集器中先聚集成较大颗粒,然后用旋风分离器进行收集,最后送入脱酸炉中进行脱酸处理,通过含氨空气吹洗气相二氧化硅至pH为4~6便可得到最终产品。
用这种方法生产制备的白炭黑产品,其比表面积、粒径大小、结构性能和表面性质都和三种气体的配制比例、二氧化硅核在燃烧室中处理的时间、燃烧温度等因素有关。
得到的产品一般是球形颗粒,粒径在10-40nm之间,化学纯度大,比较面积高。
气相法的优点是所得的产品纯度非常高,分散性非常好,颗粒小并呈球形,白炭黑表面具有较少的羟基,补强性能十分优异。
缺点是技术设备要求比较高,所用的原料也相对比较贵,制备工艺也比较复杂。
2.沉淀法我国市场上生产白炭黑的主要方法就是采用沉淀法来生产白炭黑[2]。
沉淀法又被称为硅酸钠酸化法,沉淀法一般是将硫酸或盐酸与水玻璃作用,第一步先生成硅酸,然后生成的硅酸进一步分解而制得白炭黑。
沉淀法之所以在我国能作为白炭黑的主要生产方法是因为沉淀法的生产技术和设备相对来说都比较简单。
白炭黑旳生产工艺及其应用何李军工艺2023(卓越)摘要:白炭黑属于硅系白色补强型粉体材料,是合成水合硅酸和硅酸盐旳总称,包括沉淀SiO2、气相SiO2、Ca·SiO3、Mg·SiO3、Al2(SiO3)3等。
由于它们具有与炭黑媲美旳性能和外观上为白色旳特性,故统称为白炭黑。
不过一般讲旳白炭黑大多是指SiO2而言。
白炭黑经典旳制造措施分3类:气相法、沉淀法和离解法。
工业上旳制备措施都是这3种措施旳组合或改良。
由于生产措施不一样,其性能和用途也有所不一样。
本文就白炭黑旳不一样生产工艺其应用展开论述。
关键词:白炭黑生产工艺应用沉淀法气相法离解法Production processes and application of silica whiteLijun HeAbstract:Silica white is white reinforced silicon powder materials, It is the collectively of Silicate Hydrate of synthesis and silicates.including precipitation of SiO2,gas phase SiO2、Ca·SiO3、Mg·SiO3、Al2(SiO3)3 and so on.But generally speaking mostly refers SiO2 silica white terms.The classic method of manufacturing a silica white three categories: vapor phase method, a precipitation method and from the solution. Industrial preparation methods are a combination of these three methods or improved. As production methods, the properties and usesare different. In this paper, silica white different production processes of its application to start on. Key word:silica white Production processes application vapor phase method precipitation method pyrolysis method前言白炭黑即水合二氧化硅是微细粉末状或超细粒子状旳二氧化硅,高纯者SiO2达99.8%,质轻,原始粒径<0.0003mm,比重2.319—2.653,熔点1750℃。
目录一、项目承担单位基本情况 (1)(一)企业简介 (1)(二)近三年的企业财务状况 (1)二、项目内容 (2)(一)项目名称及承办单位 (2)(二)项目主要建设内容 (2)(三)建设目标和规模 (2)(四)企业承担本项目的有利条件 (2)(五)本项目的技术成果水平 (5)(六)本项目的经济效益预测 (5)三、项目前景 (6)(一)产品市场供应预测 (6)(二)产品市场需求预测 (7)(三)产品目标市场分析 (14)(四)价格现状与预测 (14)(五)市场竞争力分析 (14)四、现有生产条件 (17)(一)项目单位的基本条件 (17)(二)技术力量 (17)(三)技术水平 (18)(四)产业化条件 (18)五、管理水平 (20)(一)组织机构与职能划分 (20)(二)经营管理措施 (22)(三)技术培训 (24)(四)劳动安全、卫生与消防 (24)六、项目实施方案 (29)(一)建设目标 (29)(二)产品方案及质量标准 (29)(三)工艺技术方案 (29)(四)节能减排措施 (41)(五)环境影响评价 (44)七、经济效益分析与社会效益评述 (49)(一)投资估算 (49)(二)投资筹措 (52)(三)财务测算及评价 (53)(四)不确定性分析 (59)(五)社会效益分析 (63)八、风险分析 (64)(一)风险识别 (64)(二)风险评价与风险应对 (64)九、有关说明文件和附件材料 (68)一、项目承担单位基本情况(一)企业简介(二)近三年的企业财务状况二、项目内容(一)项目名称及承办单位项目名称:综合利用稻壳年产1万吨白炭黑项目承办单位:**(二)项目主要建设内容项目主要建设内容是:35吨/日白炭黑生产车间;15吨/日复合肥生产车间。
(三)建设目标和规模项目建成后可年处理1.5万吨稻壳灰,年生1万吨白炭黑和4500吨复合肥。
(四)企业承担本项目的有利条件项目所需的原材料为稻壳燃烧后的稻壳灰。
沉淀白炭黑生产工艺
沉淀白炭黑是一种二氧化硅或碳黑的一种变体,具有高白度、细小的粒径、高吸附性能和光学性能等优点,被广泛应用于橡胶、塑料、油墨、涂料等行业。
下面是沉淀白炭黑生产工艺的一般步骤。
1. 原料选择:沉淀白炭黑的主要原料是硅酸钠和盐酸,可以选择工业级的硅酸钠和盐酸。
2. 摩尔比计算:根据所需的硅酸钠浓度和产量目标,计算摩尔比。
一般来说,硅酸钠和盐酸的摩尔比是1:2。
3. 溶解硅酸钠:将硅酸钠逐渐加入到适量的水中,在搅拌下慢慢溶解,直到完全溶解。
4. 加入盐酸:将适量的盐酸加入到溶解好的硅酸钠溶液中,保持搅拌。
5. 沉淀过程:在搅拌的同时,缓慢加入盐酸,使反应溶液的
pH值控制在1-2之间,同时观察溶液的变化。
随着盐酸的加入,溶液中会出现白色的沉淀,即沉淀白炭黑。
6. 沉淀回收:将沉淀的白炭黑通过离心、过滤等方式进行回收,烘干后得到干燥的白炭黑产品。
7. 洗涤:将干燥的白炭黑产品进行洗涤,以去除残留的盐酸和其他杂质。
洗涤的方法可以采用酸洗、漂洗等步骤。
8. 烘干:将洗涤后的白炭黑产品进行烘干,以去除水分,并保持其稳定的化学性质。
9. 包装和储存:将烘干的白炭黑产品装入适当的包装袋中,并进行密封,以防止湿气和杂质的侵入。
储存在干燥、通风的环境中,避免阳光直射。
总的来说,沉淀白炭黑的生产过程主要包括原料选择、摩尔比计算、溶解硅酸钠、加入盐酸、沉淀过程、沉淀回收、洗涤、烘干和包装储存等步骤。
通过合理的控制和操作,可以得到高品质的沉淀白炭黑产品。
安徽理工大学大学生节能减排社会实践与科技竞赛作品名称:以稻壳为原料制备白炭黑材料学院名称: 材料科学与工程学院团队名称:开源团队指导教师:刘银副教授目录摘要 (2)一、稻壳 (3)1.1稻壳产量概况 (3)1.2稻壳简介 (3)1.2.1 稻壳的主要组成 (3)1.2.2 稻壳的特性 (3)1.3稻壳的现状与用途 (4)1.3.1 稻壳的现状简析 (4)1.3.2 稻壳的用途 (4)二、以稻壳为原料制备白炭黑 (6)2.1白炭黑的名称及种类 (6)2.2白炭黑的性质 (6)2.3目前制备白炭黑的主要方法 (7)2.3.1 传统方法 (7)2.3.2 新方法 (7)2.4利用稻壳制备白炭黑 (8)2.4.1实验步骤 (8)2.4.2 实验结果图 (10)2.4.3 白炭黑用途 (11)三、结论 (12)参考文献 (13)以稻壳为原料制备白炭黑的研究摘要我国稻壳资源相当丰富(4500万吨/年),但利用率很低,大部分作为废物丢弃或作为低级燃料用,造成了环境污染。
实现稻壳资源化利用,增加其附加值,变废为宝,对促进稻壳资源循环高效利用具有重要的现实意义。
因此本作品对稻壳的成分和利用现状进行了详细地调研和分析,进行了以稻壳为原料制备白炭黑的研究。
稻壳最主要的特点是硅含量高,稻壳灰的质量约是稻壳质量的20%,稻壳灰主要成分是二氧化硅(87%-97%),本作品总体思路是通过对稻壳的酸化以及热处理,提高稻壳内的二氧化硅的含量,初步得到较纯的二氧化硅即白炭黑。
此工艺较为简单、能耗低、生产成本相对较低,一定程度解决了稻壳利用率低的问题,减少对环境的污染,还能够廉价地合成纯度相对较高的白炭黑,克服了传统方法以石英砂和纯碱为原料制备白炭黑能耗大,成本高的缺点。
此外本作品还探索使用微波烧结工艺,以及改变实验温度等其他条件,观察生成的白炭黑的组成和结构的不同。
我国可再生能源越来越受到重视和政策扶持,以稻壳制备白炭黑拓宽了稻壳的使用范围,具有非常可观的前景。
第17卷第2期黑龙江八一农垦大学学报17(2):63~662005年4月J.ofHeilon百iangAugustFirStLandRecl锄ationUniversi够Apr.2005文章编号:1002—2090(2005)02—0063-04稻壳沉淀法制备白炭黑工艺的研究阮长青(1.黑龙江八一农垦大学,大庆163319;1,马军喜2,崔素萍1,何海霞32.完达山乳业股份有限公司8511事业部;3.哈尔滨冠邦食品有限公司)摘要:以稻壳为原料,NaoH、H。
so,为活化剂,采用沉淀法对白炭黑制备的工艺进行了研究。
结果表明,采用沉淀法制各自炭黑的工艺条件为:稻壳灰酸化时加酸速度为0.04mL/g・min,碱化处理时间为5.5h,稻壳灰与40%Na0H溶液配比为l:1.5,助剂硫酸钠及苯甲醇加入量分别为2.O%和1.5%。
产物的比表面积为219.3m2/g;提取率(白炭黑:稻壳灰,白炭黑:稻壳)分别为55.2%、10.7%。
产品经红外光谱进行了表征,质量检测结果符合国家标准。
关键词:稻壳;白炭黑;制备中图分类号:T0424.2文献标识码:AResearchonProductionofSiIicabyPrecipitatedTechnologywithRiceHuskRUANChang-qing,MAJun-xi,CUISu-pingeta1.Abstract:TheSilicawaspreparedbyusingthemethodofprecipitation,takingthericehuskastherawmaterialandsodiumhydroxideandsulf.uricacidastheactiVatingagentinthispaper.Whenusingthismethodtopreparesilicapigment,theresultsindicatedthatthespeedofacidificationshould0.04mL/g・min,thetimeofalkalizationshouldbe5.5h,theallocatedproportionofricehuskashandthe40%sodiumhydroxidesoIutionshouIdbe1:1.5,thequantityaddedtotheaccessoryingredientofsodiumsulfateandbenzOicalcohOlshouldbe2.0%and1.5%likethis,theexteriorareaOftheprOductwouldbe219.3mz/g,therateofproduction(silicapigment/ricehuskash,silicapigment/ricehusk)respectiVelywouldbe55.2%and10.7%.ThestructureofsilicawasconnrmedbyIRspectrum,thequalityoftheproductwascOnfbrmedtothenationalstandards.Keywords:ricehusk;silica;preparation0前言白炭黑,又名沉淀二氧化硅,分子式Si0。
.油漆、油墨、造纸、农药及牙膏等行业不可缺少的白色补强填料n1。
nH。
0,白色无定形微细粉末,质轻。
是橡胶、塑料、的优良助剂,特别是在橡胶工业,白炭黑已成为最佳稻壳是大米加工的主要副产物,约占稻谷重量的20%。
稻壳中含有15%~20%的无定形水合二氧化硅,其它成分主要为碳氢化合物。
稻壳中含硅较高,采用不完全燃烧热解稻壳可得到的稻壳灰中二氧化硅的含量在50%~60%左右、碳35%~40%左右。
笔者曾确定了由稻壳制备油脂脱色剂一一稻壳炭的工艺参数乜1,本文在此基础上,将稻壳制备稻壳炭的另一副产物一一硅酸钠采用沉淀法进一步处理,以制备重要的化工原料——白炭黑。
实验仪器及材料1.1仪器HJ一1型磁力加热搅拌器(江苏金坛国华仪器厂);70D一4型电热干燥箱(大连实验设备厂);Sxz一12—10箱式电阻炉(上海实验电炉厂):722一S分光光度计(上海分析仪器总厂);HZGA卜7160收稿日期:2005—0卜18项目来源:黑龙江省农垦总局科技局课题“水稻深加工综合利用技术研究”部分研究内容(HKK95一03—0卜04)。
作者简介:阮长青(1968一),男,副教授,东北农业大学硕士研究生毕业,现从事食品营养与安全的教学与科研工作。
64黑龙江八一农垦大学学报第17卷全温振荡培养箱(哈尔滨市东联电子技术有限公司);IR—10399E型傅立叶变换红外光谱仪(美国)。
1.2材料及试剂稻壳:黑龙江兴凯湖米业集团第二制米厂。
Na0H溶液:H。
S0。
溶液(分析纯);Nazsot溶液(分析纯);苯甲醇(分析纯)。
2工艺流程稻壳一水洗一烘干(105℃)一炭化(500℃,10h)一粉碎(过筛)一碱化处理(通入加热蒸汽,5~6h)一过3产品检测合并滤液(Na。
Si0。
)I酸化处理(一段:75士2℃;二段:85士2℃)I熟化(95~100℃,1.5h)一过滤一水洗一烘干一煅烧一粉碎一白炭黑白炭黑产品指标检测按HG/T306卜1999进行。
利用傅立叶变换红外光谱仪进行红外光谱分析,扫描速度2cm,X范围4000~400cm~,Y范围:0%~40%。
4实验方法4.1正交实验设计选用碱化处理时间、酸化处理加酸速度、稻壳与碱液配比、硫酸钠、苯甲醇加入量作为主要影响因子,各因素均选四个水平。
采用五因素四水平L,。
(45)设计正交实验∞1(表1)。
表1因素水平编码表4.2白炭黑的制备稻壳经除杂后,用自来水洗涤l~2次,于105℃下烘干至恒重,在600℃温度下隔绝空气加热10h后,取出冷却至室温,称重、粉碎,过筛(40目)。
将稻壳灰与碱液按比例加入烧瓶中,通入蒸汽5~6h后,溶液表面出现一层胶状物质,至溶液浓度达5。
B6左右时,停止加热并冷却至80℃,抽滤,用热水洗涤滤渣,合并母液与滤液于锥形瓶中,加入少量硫酸钠、苯甲醇,控温75士2℃,80r/min,用分液漏斗加入40%硫酸,控制滴加速度为0.02~0.08mL/g.min,约30min后,产生白色胶状沉淀,停止加酸,继续搅拌10min,至pH=10.0,控温85土2℃,改用20%硫酸滴加,至pH=2.5~3.O时,停止加酸,搅拌10min,至pH值不再改变,继续控温95~100℃并搅拌,熟化1.5h。
将熟化后的胶状物质过滤并水洗至中性,干燥3~4h(110℃)后,煅烧(600℃)、粉碎、称重n ̄91。
5结果与分析5.1正交实验分析五因素四水平正交实验结果见表2。
第2期阮长青等:稻壳沉淀法制备白炭黑工艺的研究65极差分析结果表明,影响其表面积的因素的主次顺序为B>A>D>C>E,即显著性因子为酸化处理时的加酸速度,其次是碱化处理的反应时间。
稻壳处理制取的白炭黑表面积最大的最佳工艺条件为A。
B。
C。
D。
E。
,即碱化处理的时间为5.5h,酸化处理的加酸速度为0.04mL/g.min,稻壳灰与40%碱液的配比为1.0:1.6,助剂硫酸钠和苯甲醇的加入量分别为2.0%、1.5%。
5.2较佳实验条件的验证结果根据正交极差分析结果(表2),在A。
B。
CnDsEz条件下进行验证实验(表3)。
结果表明:在优化条件下,产物的比表面积为219.3m2/g;提取率(白炭黑/稻壳灰,白炭黑/稻壳)分别为55.2%、10.7%。
表3较佳实验条件验证结果由表4可知,沉淀法制备的白炭黑质量符合HG/T306卜1999技术标准。
黑龙江八一农垦大学学报型堕・5.3.2红外光谱分析白炭黑红外光谱分析见图1。
150010004000O30002000cml图1白炭黑红外光谱图白炭黑的红外光谱图中,1107.32、817.50和465.81cml的吸收带是Si0。
的特征吸收,其中1107.32和817.50cml处的吸收峰分别对应于Si一0键的反对称和对称伸缩振动,465.8lcml处的吸收峰对应于Si—O—si键的弯曲振动,3461.25cm。
1是硅羟基和物理吸附水中0一H键的伸缩振动吸收,l631.33cm。
1是物理吸附水的弯曲振动吸收。
993.54cm。
和622.90cml处的吸收峰分别属于Si—OH键的伸缩振动和弯曲振动n引。
说明白炭黑中二氧化硅的结构为无定形水合二氧化硅。
6讨论白炭黑的制备过程应注意以下几点:6.1稻壳粉焖烧时温度不能高于600℃。
否则,使白炭黑表面结构破坏,降低白炭黑的吸附性。
6.2稻壳灰与氢氧化钠反应时,为提高白炭黑的收率,碱液均应过量。
6.3酸化处理时,加酸速度对产品质量和产量都有影响,应严格控制加酸的速度。
速度过快,形成的白炭黑颗粒粗大,降低了比表面积;过慢则使白炭黑的颗粒细小、孔结构性能降低,产品干燥后颗粒紧密而且较硬,宜采用两段加酸法,即中和水玻璃时,因水玻璃中pH较高,起始滴加40%硫酸溶液,当酸加到一定程度时,即有大量的白色凝胶产生时(pH≈10.0),改用20%的硫酸溶液处理。
以稻壳为原料制备白炭黑,不仅原料充足、价格低、能耗小、加工处理方便,而且可实现其综合利用,是一种生产白炭黑的新方法。
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