[發明專利]以乙烯廢堿液為原料制備納米硫化鋅的方法

無效

• 申請號: 200910068350.0
• 申請日: 2009-04-03
• 公開（公告）號: CN101565199A
• 公開（公告）日: 2009-10-28
• 發明（設計）人: 侯凱湖;楊紅健;王蘭芝;宋艷婷;劉建龍
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C01G9/08
• 分類號: C01G9/08
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 胡安朋

技術領域

本發明的技術方案涉及硫化物技術領域，具體地說是納米硫化鋅的制備方法，特別是以乙烯廢堿液為原料制備納米硫化鋅的方法。

背景技術

實踐科學發展觀的核心內容包括生產的可持續發展和盡量減少以至完全克服對環境的污染，因此開發利用一種產品生產中產生的廢物作為原料來制備另一種具有廣泛的用途產品的新技術，無疑是有著顯著社會效益和經濟效益的發明創造。

乙烯是重要并產量巨大的化工產品，其生產過程中普遍采用堿洗法脫除裂解氣中的CO₂、H₂S等酸性氣體，以防止下游催化劑中毒和污染乙烯，由此產生的乙烯廢堿液中除含有剩余的NaOH外，還含有堿洗過程中生成的Na₂CO₃和Na₂S無機鹽類以及少量的有機物如硫醇、硫醚和酚類的鈉鹽和中性油類。

目前，乙烯廢堿液的現有治理技術可概括為無害化和資源化兩大類。乙烯廢堿液的無害化處理技術現有氧化法或中和法，其主要目標是將乙烯廢堿液中對環境有害的組分處理掉，使該廢堿液達到國家排放標準或可繼續進行生化處理。該方法主要集中在防治乙烯廢堿液對環境污染的處理上，白白浪費其中大量的NaOH、Na₂S和Na₂CO₃，而且需要企業每年需要投入大量資金，增加生產成本；已報道乙烯廢堿液的資源化利用技術是將乙烯廢堿液用于造紙制漿，乙烯廢堿液中的NaOH、Na₂S都是堿法制漿蒸煮液中的有效成分，但其中難以除盡的油類物質常影響紙張質量，這些技術仍然會產生二次污染，投資龐大，不易工業化應用。因此有必要開發利用乙烯廢堿液的全新方法，該方法既無二次污染，又投資小，易工業化應用，從而產生顯著社會效益和經濟效益。

硫化鋅是一種過渡金屬硫化物，是一種重要的化工原料，發光材料和半導體材料，納米硫化鋅因其特殊的性能，在發光、磷光體、傳感器、紅外窗口材料、光催化等許多領域有著廣泛的用途?，F有納米硫化鋅的制備方法多以價格較貴的Na₂S和ZnO為原料(見CN101264925)，或硫代硫酸鈉和硫酸鋅為原料(見CN1821082)，工藝復雜，成本高。因此，有必要探索新的合成方法，利用廉價原料，簡單快捷地制備出純度高和分散性好的納米硫化鋅。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供以乙烯廢堿液為原料制備納米硫化鋅的方法，該方法既克服了現有乙烯廢堿液開發利用技術中的二次污染、投資大和不易工業化的問題，又利用處理后的乙烯廢堿液作為廉價原料，直接與經超聲波預分散的氧化鋅反應，簡單快捷地制備出純度高和分散性好的納米硫化鋅。

本發明解決該技術問題所采用的技術方案是：以乙烯廢堿液生產納米硫化鋅的方法，步驟如下：

第一步，乙烯廢堿液經預處理制得原料甲

將乙烯廢堿液經物理和化學方法除油和苛化預處理，其中所含的油類物質90％以上被除去，且92％以上的Na₂CO₃轉化為NaOH，由此制得原料甲，并測定其中Na₂S的含量；

第二步，氧化鋅經超聲波預分散處理制得原料乙

按重量比為ZnO∶H₂O＝1∶5～20，將ZnO固體粉末與蒸餾水混合，然后通過超聲波振蕩分散15～40分鐘，形成ZnO固體粉末的懸濁液，即制得原料乙；

第三步，乙烯廢堿液與氧化鋅的化學反應

在恒定溫度為70～90℃和攪拌的條件下，按重量比為ZnO∶Na₂S＝0.7～0.9∶1，根據實際需要量取第一步制得的原料甲和第二步制得的原料乙，將該原料乙滴加到該原料甲中進行化學反應，反應時間為1～2.5小時；

第四步，反應后處理及納米硫化鋅的制得

上述第三步化學反應完成后，用砂芯漏斗將生成物的液固兩相分離，分離得到的液相補加NaOH至該液相中的NaOH質量百分比濃度為10％，該液相將被用作乙烯裂解氣堿洗液，分離得到的固相產物用蒸餾水洗至中性，裝入石英舟，將該石英舟放入管式電阻爐內，通入氮氣15分鐘后開始升溫至100℃，干燥4～6小時，即制得平均粒徑為104nm的納米硫化鋅粉末產品。

上述方法中所涉及百分比均為重量百分比。

上述方法中第一步所述乙烯廢堿液的物理和化學方法除油和苛化工藝為現有的公知技術，見CN1789162。