专利名称：：一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法
技术领域：
：本发明涉及一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，属于化工领域。技术背景氧化锌产品是橡胶、医药行业重要的化工原料，可用作填充剂、脱硫剂等，而纳米氧化锌则是一种面向21世纪的新型高功能精细无机产品，其粒径介于1100纳米，又称为超微细氧化锌。由于颗粒尺寸的细微化，表面积急剧增加，使得纳米氧化锌产生了其本体块状材料所不具备的表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等，因此，纳米氧化锌在磁、光、电、化学、物、敏感性等方面具有一般氧化锌产品无法比拟的特殊性能和新用途，在橡胶、涂料、油墨、颜填料、催化剂、高档化妆品以及医药等领域展示出广阔的前景。目前，国内外生产纳米氧化锌的方法主要有化学沉淀法、溶胶凝胶法、微乳夜法等，氨浸法相对上述方法而言，具有成本低，且工艺过程中氨、二氧化碳、蒸馏残余等物质均可循环使用，三废污染少。在氨-铵法生产纳米氧化锌的工艺过程中，由于原料次级氧化锌中含有少量的砷，次级氧化锌在氨水和碳酸氢铵的混合溶液中反应时，其中的砷元素也随着氧化锌的溶解反应而进入锌氨络合溶液中，砷是一种有毒有害的物质，在催化剂行业中的使用，可以导致催化剂发生砷中毒而失去效用。砷元素在纳米氧化锌中的存在，在很大程度上影响了纳米氧化锌的质量，尤其在日用品中的使用可以危害到人们的身体健康，所以在生产的过程中必需清除掉，表2-26为部分国外企业纳米氧化锌技术指标。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在碱性氨浸条件下，砷、锑、钴、铜、镉、铅的氧化物都能随锌进入锌氨络合溶液中，其他组分在过量的锌粉或硫化碱的作用下能还原成单质或生成硫化物沉淀而与锌氨络合溶液分离。但砷浸入溶液以亚砷酸根和砷酸根形体存在，在碱性条件下砷很难还原成单质。在酸性条件下，砷酸根能离解出生成硫化物所必须的简单阳离子，只需加入硫化碱(Na2S)就能生成难溶的AS2S5沉淀，方程式AsO43—+6H+=As5++3H20，2As5++5S2—=As2S5I而在中性或碱性条件下As043—和S2—生成硫代酸盐，而不是硫化物沉淀，所以在本工艺条件下采用酸性法条件除砷的方法是困难的，是不能进行除砷的。
发明内容本发明的目的就是提供一种中性或碱性条件下，再氨浸法生产纳米氧化锌过程中能有效除去有害金属砷的方法。本发明的技术方案是通过以下途径实现的，它是采用亚铁盐、氧化剂、聚丙烯酰胺联合除砷，具体工艺过程是第一步将过量亚铁盐加入锌氨络合溶液中，使部分溶于溶液中的亚铁盐与砷酸根离子生成砷酸亚铁，第二步加入氧化剂，生成砷酸铁沉淀，且Fe(OH)2和Fe(OH)3是性能优良的吸附剂，能有效的吸附砷酸根和砷酸铁，第三步加入聚丙烯酰胺聚沉降，达到充分除砷的目的。本发明具有工艺先进，具有操作控制简单，成本低，除砷完全等优点。表l为实验结果数据。表1除砷平行实验结果(原料中砷含量0.38%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从上表可知，采用本发明使用含砷氧化锌原材料生产低砷含量的纳米氧化锌是完全可行的。具体实施方式下面详细描述本发明的具体实施方式。本发明采用亚铁盐、氧化剂、聚丙烯酰胺联合除砷，具体工艺过程是-第一步将过量亚铁盐(本发明采用硫酸亚铁(FeS04))加入锌氨络合溶液中，使部分溶于溶液中的亚铁盐与砷酸根离子生成砷酸亚铁，反应约需3090分钟，第二步加入氧化剂，生成砷酸铁沉淀，Fe(OH)2和Fe(OH)3是性能优良的吸附剂，能有效的吸附砷酸根和砷酸铁，第三步加入聚丙烯酰胺聚沉降，达到充分除砷的目的。本发明的化学原理按目前的理论除砷作用至少包括有沉淀和吸附两种因素。Fe(OH)2在弱碱性溶液中仍存在少量亚铁离子，亚铁与砷酸根结合成砷酸亚铁，被氧化剂氧化成更难溶的砷酸铁(KspFeAsO4=5.7X10—21)，从弱酸盐的酸效应理论分析，砷酸铁在碱性时比在酸性中更难溶解。在弱碱性溶液中Fe(OH)2和Fe(OH》是性能优良的吸附齐U，能有效的吸附砷酸根和砷酸铁，聚丙烯酰胺(及其类似的有机聚合物)可以更进一步使Fe(OH)2和Fe(OH)3等沉淀絮凝，达到彻底除砷的目的。其反应方程式如下Fe2++As043—^Fe3(As04)"+02^FeAsCU整个工艺过程分两个阶段第一阶段在充分搅拌的情况下，加入亚铁盐，亚铁盐与锌氨络合溶液中砷的摩尔比约为3.06.0;搅拌条件下加入氧化剂，亚铁盐与氧化剂的摩尔比约为0.82.5,待沉淀呈现褐色时停止加入氧化剂，本发明采用高锰酸钾；再加入少量聚丙烯酰胺聚凝剂，聚丙烯酰胺与锌氨络合溶液的质量比约为0.00060.001，静置26小时过滤。第二阶段将第一阶段澄清和过滤的锌氨络合溶液在充分搅拌的情况下，再加入亚铁盐，亚铁盐与锌氨络合溶液中砷的摩尔比约为4.08.0，搅拌条件下加入氧化剂，亚铁盐与氧化剂的摩尔比约为1.22.2，待沉淀呈现褐色时停止加入氧化剂，加入少量聚丙烯酰胺聚凝剂，聚丙烯酰胺与锌氨络合溶液的质量比约为0.00060.001，静置26小时过滤。整个工艺过程，温度控制在30。C90。C。氧化剂可采用高锰酸钾、双氧水、过硫酸铵或鼓入空气，本发明采用高锰酸钾作为氧化剂。权利要求1.一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于它采用亚铁盐、氧化剂、聚丙烯酰胺联合除砷，具体工艺过程是第一步将亚铁盐加入锌氨络合溶液中，使部分溶于溶液中的亚铁盐与砷酸根离子生成砷酸亚铁，第二步加入氧化剂，生成砷酸铁沉淀，第三步加入聚丙烯酰胺沉降，达到充分除砷的目的。2、根据权利要求1所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的工艺过程分为两个阶段第一阶段在充分搅拌的情况下，加入亚铁盐；搅拌条件下加入氧化剂，待沉淀呈现褐色时停止加入氧化剂，再加入少量聚丙烯酰胺聚凝剂，静置26小时过滤；第二阶段将第一阶段澄清和过滤的锌氨络合溶液在充分搅拌的情况下，再加入亚铁盐，搅拌条件下加入氧化剂，待沉淀呈现褐色时停止加入氧化剂，加入少量聚丙烯酰胺聚凝剂，静置26小时过滤。3、根据权利要求1、2所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的第一阶段亚铁盐与锌氨络合溶液中砷的摩尔比约为3.06.0，亚铁盐与氧化剂的摩尔比约为0.82.5，聚丙烯酰胺与锌氨络合溶液的质量比约为0.00060.001。4、根据权利要求1、2所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的第二阶段亚铁盐与锌氨络合溶液中砷的摩尔比约为4.08.0，亚铁盐与氧化剂的摩尔比约为0.82.5，聚丙烯酰胺与锌氨络合溶液的质量比约为0.00060.001。5、根据权利要求l、2、3所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的氧化剂为高锰酸钾、双氧水、过硫酸铵、鼓入空气。6、根据权利要求l、2、3所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的工艺过程，温度控制在30。C9(TC。7、根据权利要求1、2所述的一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，其特征在于所述的亚铁盐采用硫酸亚铁。全文摘要本发明涉及一种氨浸法生产纳米氧化锌除砷的方法，属于化工领域。它是采用亚铁盐、氧化剂、聚丙烯酰胺联合除砷，具体工艺过程是第一步将过量亚铁盐加入锌氨络合溶液中，使部分溶于溶液中的亚铁盐与砷酸根离子生成砷酸亚铁，第二步加入氧化剂，生成砷酸铁沉淀，且Fe(OH)<sub>2</sub>和Fe(OH)<sub>3</sub>是性能优良的吸附剂，能有效的吸附砷酸根和砷酸铁，第三步加入聚丙烯酰胺聚沉降，达到充分除砷的目的。本发明具有工艺先进，具有操作控制简单，成本低，除砷完全等优点。文档编号B82B3/00GK101274774SQ200810031330公开日2008年10月1日申请日期2008年5月16日优先权日2008年5月16日发明者伍欧然,王香莲申请人:株洲市众乐化工有限责任公司