一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明專利涉及一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法；采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)可控制備鐵酸錳納米材料，制備過程中以氯化亞鐵、硝酸錳、草酸、乙二胺四乙酸為反應(yīng)原材料，蒸餾水為溶劑；鐵酸錳納米材料因具有獨特的尖晶石型鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)特性，在亞硫酸鈉結(jié)晶過程中提供高密度的活性中心，提升了亞硫酸鈉的產(chǎn)率。
【專利說明】一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法
[0001]【【技術(shù)領(lǐng)域】】:本發(fā)明屬于無機納米材料制備技術(shù)及無機鹽提取領(lǐng)域，特別是涉及一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法。
【【背景技術(shù)】】:
[0002]萘酚包括1-萘酚和2-萘酚，這類材料作為染料中間體和有機化工原料的關(guān)鍵材料在，在皮革鞣制、染料、有機顏料、香料、橡膠防老劑、農(nóng)藥及醫(yī)藥方面有重要應(yīng)用。萘酚合成曾經(jīng)使用過的方法有磺化堿熔法、過氧化氫法、四氫萘法、電化法、α -萘胺水解法、異丙萘法等。在上述方法中，磺化堿熔法使用的最多。其主要產(chǎn)物是亞硫酸鈉和萘酚鈉。亞硫酸鈉因為價格低廉且功能化，在電化學(xué)、食品漂白劑、化學(xué)合成、造紙、抗氧化劑照相顯影劑、制革、棉織物漂白、醫(yī)藥中間體、染料等領(lǐng)域有普遍用途。但傳統(tǒng)的磺化堿熔法的亞硫酸鈉提取方法多見蒸發(fā)法或者冷卻法。但在從母液中析出時因受到操作溫度和物料黏度的限制，而使亞硫酸鈉析出的速率較慢且晶型欠佳，因此加大改善結(jié)晶環(huán)境是提高磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中副產(chǎn)亞硫酸鈉的結(jié)晶速率和質(zhì)量的關(guān)鍵所在。
[0003]鐵酸猛納米材料因具有獨特的尖晶石型鐵氧體晶體結(jié)構(gòu)特性，可在亞硫酸納結(jié)晶過程中提供高密度的活性中心，有望提高亞硫酸鈉的產(chǎn)率。特別地，但就材料合成而言，通常采用微波輻射法、高溫固相法、機械球磨法、溶膠-凝膠法、共沉淀法、電紡絲法、水熱法、微乳法等(201310549046.4 ;Safontseva NY, Nikiforov IY.Phys.Solid State2001,43，61 ；Sun SH, Zeng H，Robinson DB.J.Am.Chem.Soc.2004，126，273 ;Wang X，Zhuang J，Peng Q，et al.Nature2005，437，121 ；Zhang GY,Li CS，Chen J，et al.Sensors ActuatorsB.2007，120,403 Jia X，Chen DR, Jiao XL，et al.J.Phys.Chem.C2008，112，911 ;Zhen L，He K，Xu CY, J.Magn.Magn.Mater2008，320，2672 ；Wang J，Chen QW, Hou BY，et al.Eur.J.1norg.Chem.2004，1165 ；Ju YWiPark JH, Jung HR, et al.Compos.Sc1.Technol.2008，68，1704 ；Lee Y，Lee J，Ba`e CJ, et al.Adv.Funct.Mater.2005，15，503 ;Ding，J，McCormick，P.G.，Street，R.，j.Magn.Magn.Mater.，1997，171 (3)，309-314)，其合成方面主要問題在于低成本、規(guī)?？煽睾铣傻奶囟ňS度鐵酸錳納米材料及高強度附著性涂層還存在一定技術(shù)難度，尤其是較少文獻(xiàn)涉及釆用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米材料的文獻(xiàn)較少。
[0004]針對磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中亞硫酸鈉提取的結(jié)晶環(huán)境欠佳的技術(shù)難題，本專利技術(shù)發(fā)明了紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米材料，并制備成納米涂層應(yīng)用到磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的結(jié)晶器中。具有納米材料特種涂層的結(jié)晶器在亞硫酸鈉提取過程中有催化和高活性晶核的作用。雖然提取亞硫酸鈉是在稀釋、酸化、煮沸過程中均存在，但都需要在溶液中高效析出才能和母液有效分離。亞硫酸鈉析出過程是利用了亞硫酸鈉在不同溫度的溶解度變化較大的特點進(jìn)行提取，具體工藝方案是開發(fā)了 “一次分離、二次分離、離心分離”相結(jié)合的新型處理工藝；本發(fā)明技術(shù)生產(chǎn)工藝的“稀釋過程”為堿熔反應(yīng)完全后的物料放入稀釋鍋，稀釋鍋預(yù)先準(zhǔn)備約3噸底水，此底水有三種來源:⑴離心分離產(chǎn)生的飽和亞硫酸鈉溶液；⑵車間煙氣冷卻廢水；或(3)地面沖洗水。本發(fā)明專利提供的一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，優(yōu)化了晶體析出的動力學(xué)因素，具有明顯的創(chuàng)新性、實用性及新穎性，該技術(shù)革新為副產(chǎn)亞硫酸鈉的高效提取及規(guī)模應(yīng)用性能奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
[0005]【
【發(fā)明內(nèi)容】
】:本發(fā)明專利的內(nèi)容在于提供一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其特點在于以蒸餾水為溶劑，采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米材料，本發(fā)明專利的實質(zhì)性特點和創(chuàng)新性是:紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)具有反應(yīng)時間短、成本低、適合規(guī)模應(yīng)用等突出優(yōu)勢，此外該技術(shù)路線為探明低成本鐵酸錳納米片材料微觀形貌與特種涂層應(yīng)用之間的本質(zhì)規(guī)律，優(yōu)化在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的結(jié)晶速率，為提高亞硫酸鈉產(chǎn)品質(zhì)量提供理論基礎(chǔ)和實踐經(jīng)驗。
[0006]【本發(fā)明的技術(shù)方案】:本發(fā)明專利涉及一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其材料合成特征在于采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米材料，制備過程中以氯化亞鐵、硝酸錳、草酸、乙二胺四乙酸為反應(yīng)原材料，蒸餾水為溶劑，該納米材料應(yīng)用于提取亞硫酸鈉的工藝路線中的二次分離的結(jié)晶器內(nèi)表面納米涂層以利于亞硫酸鈉快速結(jié)晶；包括以下步驟:
[0007]第一、在室溫下，準(zhǔn)確稱取1.7900克氯化亞鐵(FeCl2.4H20)固體，并加入100毫升蒸餾水、20毫升環(huán)己烷，充分?jǐn)嚢?分鐘完全溶解；稱量3.9800克草酸C2H2O4和1.0230克乙二胺四乙酸倒入氯化亞鐵溶液中，充分?jǐn)嚢?0分鐘直至完全溶解；
[0008]第二、在繼續(xù)攪拌情況下，采用波長為310nm，溶液距離光源20厘米，光照強度為3000μ w/cm2、溫度30°C，光照時間I小時；
[0009]第三、量取1.7900克的硝酸錳Mn(NO3)2溶液，倒入到第一步所得溶液中；并充分?jǐn)嚢?5分鐘，將溶液轉(zhuǎn)移到超聲功率為120瓦、溫度60°C的超聲反應(yīng)器中反應(yīng)12小時，得到懸濁液，使用高速離心機以8000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速分離固體產(chǎn)物，洗滌過程中使用蒸餾水、乙醇反復(fù)洗滌潤洗8次，再于75°C 下恒溫干燥12小時；固體產(chǎn)物在馬弗爐中空氣氣氛下700攝氏度高溫?zé)Y(jié)4小時后，得到鐵酸錳納米超細(xì)粉末。
[0010]所述鐵酸錳納米超細(xì)粉末經(jīng)Hitachi s-4800掃描電鏡分析其為納米片材料，其中納米片的厚度為15-20納米、長度為2~3微米j5XRD射線衍射分析表明，所得產(chǎn)物的物相為MnFeO3,其對應(yīng)的PDF卡片號為75-894，空間群為Ia_3 (n0.206)，晶胞參數(shù)a: 9.40 A。
[0011]所述二次分離的結(jié)晶器內(nèi)表面納米涂層；其涂料的重量比組成是:鐵酸錳納米超細(xì)粉末20 %、正丁醇稀釋劑60 %、雙酚A型環(huán)氧樹脂10 %、聚乙二醇助劑10 %，經(jīng)過行星式球磨機300轉(zhuǎn)/分鐘混合0.5小時得到均勻顏料，然后涂敷在二次分離結(jié)晶器內(nèi)表面、180度烘干I小時。
[0012]所述二次分離是合成萘酚工序中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的一部分；合成萘酚主工藝路線包括磺化、水解吹萘、中和鍋、中和冷卻、吸濾、堿熔、稀釋過程、一次分離、酸化、一煮沸、二煮沸、三煮沸、干燥、蒸餾鍋、、三餾份槽、切片高位槽、切片機、包裝機、外售；其中，提取亞硫酸鈉的工藝路線是對堿熔稀釋過程后的物料通過如專利附圖4所示的一次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝，或者對酸化物料如專利附圖5所示的進(jìn)行一次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝。[0013]
[0014]
[0015]【本發(fā)明的優(yōu)點及效果】:本發(fā)明專利一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，具有以下優(yōu)點及有益效果以氯化亞鐵、硝酸錳、草酸、乙二胺四乙酸為反應(yīng)原材料，蒸餾水為溶劑，采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)可控制備鐵酸錳納米材料，該納米材料應(yīng)用于提取亞硫酸鈉的工藝路線中的二次分離的結(jié)晶器內(nèi)表面納米涂層；合成的納米材料尺寸均一、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，將在應(yīng)用領(lǐng)域展現(xiàn)更為重要的積極作用。
【【專利附圖】

【附圖說明】】:
[0016]圖1為合成鐵酸錳納米片的掃描電子顯微鏡(SEM)圖
[0017]圖2為合成鐵酸錳納米片的掃描電子顯微鏡(SEM)圖
[0018]圖3為合成鐵酸錳樣品的X射線衍射分析譜圖
[0019]圖4為采用新型磺化堿熔工藝在堿熔稀釋工序提取亞硫酸鈉的詳細(xì)流程圖
[0020]圖5為采用新型磺化堿熔工藝在酸化工序提取亞硫酸鈉的詳細(xì)流程圖
【【具體實施方式】】:
[0021]實施例1:采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米片材料
[0022]第一、在室溫下，準(zhǔn)確稱取1.7900克氯化亞鐵(FeCl2.4H20)固體，并加入100毫升蒸餾水、20毫升環(huán)己烷，充分?jǐn)嚢?分鐘完全溶解；稱量3.9800克草酸C2H2O4和1.0230克乙二胺四乙酸倒入氯化亞鐵溶液中，充分?jǐn)嚢?0分鐘直至完全溶解；第二、在繼續(xù)攪拌情況下，采用波長為310nm，溶液距離光源20厘米，光照強度為3000 μ w/cm2、溫度30°C，光照時間I小時；第三、量取1.7900克的硝酸錳Mn (NO3)2溶液，倒入到第一步所得溶液中；并充分?jǐn)嚢?5分鐘，將溶液轉(zhuǎn)移到超聲功率為120瓦、溫度60°C的超聲反應(yīng)器中反應(yīng)12小時，得到懸濁液，使用高速離心機以8000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速分離固體產(chǎn)物，洗滌過程中使用蒸餾水、乙醇反復(fù)洗滌潤洗8次，再于75°C下恒溫干燥12小時；固體產(chǎn)物在馬弗爐中空氣氣氛下700攝氏度高溫?zé)Y(jié)4小時后，得到鐵酸錳納米超細(xì)粉末。所得鐵酸錳納米超細(xì)粉末Hitachi S-4800掃描電鏡分析其為納米片材料，其中納米片的厚度為15-20納米、長度為2~3微米(圖1-2);經(jīng)XRD射線衍射分析表明，所得產(chǎn)物的物相為MnFeO3，其對應(yīng)的TOF卡片號為75-894，空間群為la-3 (n0.206)，晶胞參數(shù)a: 9.40 A (圖3)。
[0023]實施例2:鐵酸錳納米片材料的涂層制備
[0024]將鐵酸錳納米超細(xì)粉末涂敷在二次分離的反應(yīng)釜內(nèi)表面；首先按照重量比組成稱量物料:鐵酸錳納米超細(xì)粉末20%、正丁醇稀釋劑60%、雙酚A型環(huán)氧樹脂10%、聚乙二醇助劑10 %，經(jīng)過行星式球磨機300轉(zhuǎn)/分鐘混合0.5小時得到均勻顏料，然后涂敷在二次分尚結(jié)晶器內(nèi)表面、180度供干I小時。 [0025]實施例3:鐵酸錳納米材料的涂層在提取亞硫酸鈉的工藝路線中堿熔稀釋過程后的物料分離應(yīng)用
[0026]在實施例2中所制備的二次分離的反應(yīng)釜內(nèi)表面納米涂層，二次分離是合成萘酚工序中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的一部分；合成萘酚主工藝路線包括磺化、水解吹萘、中和鍋、中和冷卻、吸濾、堿熔、稀釋過程、一次分離、酸化、一煮沸、二煮沸、三煮沸、干燥、蒸餾鍋、一、三餾份槽、切片高位槽、切片機、包裝機、外售；其中，提取亞硫酸鈉的工藝路線是對堿熔稀釋過程后的物料通過如下圖4所示的一次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝。
[0027]實施例4:鐵酸錳納米材料的涂層在提取亞硫酸鈉的工藝路線中酸化物料工序后的物料分離應(yīng)用
[0028]在實施例2中所制備的二次分離的反應(yīng)釜內(nèi)表面納米涂層，二次分離是合成萘酚工序中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的一部分；合成萘酚主工藝路線包括磺化、水解吹萘、中和鍋、中和冷卻、吸濾、堿熔、稀釋過程、一次分離、酸化、一煮沸、二煮沸、三煮沸、干燥、蒸餾鍋、一、三餾份槽、切片高位槽、切片機、包裝機、外售；其中，提取亞硫酸鈉的工藝路線是對酸化物料工序如下圖5所示的進(jìn)行一`次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝。
【權(quán)利要求】
1.本發(fā)明專利涉及一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其材料合成特征在于采用紫外線光照和超聲波聯(lián)用技術(shù)合成鐵酸錳納米材料，制備過程中以氯化亞鐵、硝酸錳、草酸、乙二胺四乙酸為反應(yīng)原材料，蒸餾水為溶劑，該納米材料應(yīng)用于提取亞硫酸鈉的工藝路線中的二次分離的結(jié)晶器內(nèi)表面納米涂層以利于亞硫酸鈉快速結(jié)晶；包括以下步驟: 第一、在室溫下，準(zhǔn)確稱取1.7900克氯化亞鐵(FeCl2.4H20)固體，并加入100毫升蒸餾水、20毫升環(huán)己烷，充分?jǐn)嚢?分鐘完全溶解；稱量3.9800克草酸C2H2O4和1.0230克乙二胺四乙酸倒入氯化亞鐵溶液中，充分?jǐn)嚢?0分鐘直至完全溶解； 第二、在繼續(xù)攪拌情況下，采用波長為310nm，溶液距離光源20厘米，光照強度為3000μ w/cm2、溫度30°C，光照時間I小時; 第三、量取1.7900克的硝酸錳Mn(NO3)2溶液，倒入到第一步所得溶液中；并充分?jǐn)嚢?5分鐘，將溶液轉(zhuǎn)移到超聲功率為120瓦、溫度60°C的超聲反應(yīng)器中反應(yīng)12小時，得到懸濁液，使用高速離心機以8000轉(zhuǎn)/分鐘轉(zhuǎn)速分離固體產(chǎn)物，洗滌過程中使用蒸餾水、乙醇反復(fù)洗滌潤洗8次，再于75°C下恒溫干燥12小時；固體產(chǎn)物在馬弗爐中空氣氣氛下700攝氏度高溫?zé)Y(jié)4小時后，得到鐵酸錳納米超細(xì)粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述鐵酸錳納米超細(xì)粉末經(jīng)Hitachi S-4800掃描電鏡分析其為納米片材料，其中納米片的厚度為15-20納米、長度為2~3微米；經(jīng)父1?射線衍射分析表明，所得產(chǎn)物的物相為MnFeO3,其對應(yīng)的PDF卡片號為75-894，空間群為la-3 (n0.206)，晶胞參數(shù) a: 9.40 Ac
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述二次分離的結(jié)晶器內(nèi)表面納米涂層；其涂料的重量比組成是:鐵酸錳納米超細(xì)粉末20 %、正丁醇稀釋劑60 %、雙酚A型環(huán)氧樹脂10%、聚乙二醇助劑10%，經(jīng)過行星式球磨機300轉(zhuǎn)/分鐘混合0.5小時得到均勻顏料，然后涂敷在二次分離結(jié)晶器內(nèi)表面、180度烘干1小時。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種鐵酸錳納米材料涂層結(jié)晶器在磺化堿熔法生產(chǎn)萘酚過程中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的方法，其特征在于:所述二次分離是合成萘酚工序中提取副產(chǎn)亞硫酸鈉的一部分；合成萘酚主工藝路線包括磺化、水解吹萘、中和鍋、中和冷卻、吸濾、堿熔、稀釋過程、一次分離、酸化、一煮沸、二煮沸、三煮沸、干燥、蒸餾鍋、一、三餾份槽、切片高位槽、切片機、包裝機、外售；其中，提取亞硫酸鈉的工藝路線是對堿熔稀釋過程后的物料通過如專利附圖4所示的一次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝，或者對酸化物料如專利附圖5所示的進(jìn)行一次分離、二次分離、離心分離、干燥包裝。
【文檔編號】C01D5/14GK103803656SQ201410027918
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2014年1月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月22日
【發(fā)明者】李春柱, 姚維學(xué), 齊雷, 蘇永春, 李春生, 孫嬿 申請人:唐山寶翔化工產(chǎn)品有限公司