一种碱式氯化锌的制备方法

技术领域

本发明属于化工原料制备技术领域，具体涉及一种碱式氯化锌的制备方法。

背景技术

碱式氯化锌，分子式为Zn

现有技术中利用碳酸氢铵、氨水、氢氧化钠、氢氧化钙和氯化锌反应的方法虽能合成制备碱式氯化锌，但普遍存在制备的碱式氯化锌粒径小，比表面积大，过滤洗涤性能差，干燥后为粉末状，在大规模生产中会产生大量扬尘，造成生产环境恶劣。

现有技术中为解决扬尘问题，致力于合成大颗粒的碱式氯化锌。有采用粘合剂将碱式氯化锌粉末进行再造粒的方法来增加粒径。还有利用有机酸性诱导体系中合成了粒径较大的碱式氯化锌颗粒，但是诱导剂的加入增加了后续废水处理的成本，同时，该法制备的碱式氯化锌外观不规整，不具备好的流动性。

公开号为CN107857291A的中国专利公开了一种碱式氯化锌颗粒物及其制备方法，具体公开了一种利用氨水和氯化锌反应制备颗粒碱式氯化锌的方法，该法需要在氨水中加入大量氯化铵作为诱导剂，并提供氯离子来源。该法制备的碱式氯化锌粒径为D10＞100μm、D95＞500μm，粒径较大可以较好地解决扬尘问题，但颗粒较大，需通过精制工艺对制备的碱式氯化锌进行一定程度的研磨，以获得合适粒径的碱式氯化锌，研磨过程将消耗大量能量，从而增加生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碱式氯化锌的制备方法，以解决以下技术问题：如何控制碱式氯化锌的粒径不过小(在大规模生产中产生大量扬尘)也不过大(需要通过进一步精制研磨，增加生产成本)。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

将锌浓度为10-200g/L的氯化锌溶液除杂后进行加热，搅拌同时滴加质量分数为3-60％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5-7的条件下反应1-2h，静置，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

作为本发明的进一步方案，所述氯化锌溶液除杂具体包括如下步骤：

向50-100mL氯化锌溶液中加入1-3g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4-6，振荡50-60min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，完成氯化锌溶液的除杂。

作为本发明的进一步方案，所述氯化锌溶液进行加热的温度为40-100℃。当氯化锌溶液加热的温度低于40℃时，反应速率很慢，影响了反应成核和结晶生长的速率，导致不均匀混合，且反应不完全，易产生Zn(OH)

作为本发明的进一步方案，所述搅拌的速度为80-200rpm。由于碱式氯化锌合成过程中，搅拌使合成体系处于一个有序的圆周运动，反应过程中生成的碱式氯化锌晶核将在这个有序的圆周运动中，保持一定的间距，从而减少碱式氯化锌晶核间的碰撞，降低晶核间的聚集，使粒径变小，当搅拌速度高于200rpm时，这种有序的运动将进一步增强，从而使粒径过低。

作为本发明的进一步方案，所述反应的温度为85-100℃。

作为本发明的进一步方案，所述静置的时间为1.8-2h。由于碱式氯化锌合成过程中，碱式氯化锌晶体颗粒在溶液中存在一个结晶和溶解的动态平衡，静置1.8h后，溶解的部分小粒径的碱式氯化锌晶体颗粒在其它颗粒表面沉积，使颗粒平均粒径开始增加，相对于未进行静置的碱式氯化锌的合成反应，有效增大了碱式氯化锌的粒径，且控制静置时间不超过2h，防止碱式氯化锌的粒径过大。

本发明的有益效果：

本发明通过严格控制氯化锌溶液除杂后进行加热的温度，搅拌的速度以及反应完成后进行静置的时间，将碱式氯化锌的平均粒径控制在0.06-0.1mm，有效地防止了因粒径过小造成在大规模生产中产生大量扬尘的问题，同时也防止粒径过大，需要通过进一步精制研磨后进行应用，增加生产成本，其主要原理如下：

(1)本发明控制氯化锌溶液的初始加热温度为40-100℃，当氯化锌溶液加热的温度低于40℃时，反应速率很慢，影响了反应成核和结晶生长的速率，导致不均匀混合，且反应不完全，易产生Zn(OH)

(2)本发明控制氢氧化钠溶液滴加同时的搅拌速度为80-200rpm，由于碱式氯化锌合成过程中，搅拌使合成体系处于一个有序的圆周运动，反应过程中生成的碱式氯化锌晶核将在这个有序的圆周运动中，保持一定的间距，从而减少碱式氯化锌晶核间的碰撞，降低晶核间的聚集，使粒径变小，当搅拌速度高于200rpm时，这种有序的运动将进一步增强，从而使粒径过低。

(3)本发明控制反应完成后静置的时间为1.8-2h，由于碱式氯化锌合成过程中，碱式氯化锌晶体颗粒在溶液中存在一个结晶和溶解的动态平衡，静置1.8h后，溶解的部分小粒径的碱式氯化锌晶体颗粒在其它颗粒表面沉积，使颗粒平均粒径开始增加，相对于未进行静置的碱式氯化锌的合成反应，有效增大了碱式氯化锌的粒径，且控制静置时间不超过2h，防止碱式氯化锌的粒径过大。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明实施例1制得的碱式氯化锌的X-射线衍射图谱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为10g/L的氯化锌溶液中加入1g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至40℃，以80rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为3％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5的条件下反应1h，反应的温度为85℃，静置1.8h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

实施例2

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向100mL锌浓度为200g/L的氯化锌溶液中加入3g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至6，振荡60min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为200g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至100℃，以200rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为60％的氢氧化钠溶液，终点pH值为7的条件下反应2h，反应的温度为100℃，静置2h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

实施例3

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为100g/L的氯化锌溶液中加入2g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至5，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为100g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至70℃，以150rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为30％的氢氧化钠溶液，终点pH值为6的条件下反应1h，反应的温度为85℃，静置1.8h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

对比例1

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为10g/L的氯化锌溶液中加入1g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至39℃，以80rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为3％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5的条件下反应1h，反应的温度为85℃，静置1.8h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

本对比例与实施例1相比，仅将“将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至40℃”替换为“将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至39℃”，其余步骤与参数均相同。

对比例2

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为10g/L的氯化锌溶液中加入1g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至40℃，以205rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为3％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5的条件下反应1h，反应的温度为85℃，静置1.8h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

本对比例与实施例1相比，仅将“以80rpm的搅拌速度搅拌”替换为“以205rpm的搅拌速度搅拌”，其余步骤与参数均相同。

对比例3

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为10g/L的氯化锌溶液中加入1g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至40℃，以80rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为3％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5的条件下反应1h，反应的温度为85℃，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

本对比例与实施例1相比，仅省略“静置1.8h”，其余步骤与参数均相同。

对比例4

一种碱式氯化锌的制备方法，包括如下制备步骤：

步骤一：向50mL锌浓度为10g/L的氯化锌溶液中加入1g膨润土，用浓度为1mo l/L的HCl溶液、NaOH溶液调节pH至4，振荡50min，离心，取上清液用孔径为0.45μm的滤膜过滤，得除杂后的氯化锌溶液；

步骤二：将锌浓度为10g/L的除杂后的氯化锌溶液加热至40℃，以80rpm的搅拌速度搅拌同时滴加质量分数为3％的氢氧化钠溶液，终点pH值为5的条件下反应1h，反应的温度为85℃，静置1.8h，过滤分离，滤液经除杂后，浓缩结晶得氯化钠，将滤渣水洗、干燥后，制得碱式氯化锌。

本对比例与实施例1相比，仅将“静置1.8h”替换为“静置2.1h”，其余步骤与参数均相同。

性能测试

(1)采用D/max-2550转X射线衍射仪并按照JY/T009-1996转靶多晶体X射线方法通则检测实施例1制得的碱式氯化锌的晶体组成及结构，结果参阅图1所示，由图1可以看出，实施例1制得的碱式氯化锌的XRD衍射图谱与Zn

(2)参照GB 6288-86检测实施例1-3及对比例1-4制得的碱式氯化锌的平均粒径，检测结果见表1所示。

表1

由表1可以看出，本发明实施例1-3制得的碱式氯化锌的平均粒径控制在0.06-0.1mm。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。