[實用新型]一種制備金紅石型納米二氧化鈦的氫氧火焰爐

有效

• 申請號: 201621019232.2
• 申請日: 2016-08-31
• 公開（公告）號: CN206529301U
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 趙中友;黃敏;吳兵生;管國鋒;王敏;張業昌;秦歡;朱文舉;張朝朝
• 申請（專利權）人: 仙桃市中星電子材料有限公司
• 主分類號: C01G23/07
• 分類號: C01G23/07;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢智嘉聯合知識產權代理事務所(普通合伙)42231
• 代理人: 周偉

技術領域

本發明屬于二氧化鈦生產設備領域，尤其涉及一種制備金紅石型納米二氧化鈦的氫氧火焰爐。

背景技術

二氧化鈦P25是一種納米級的白色粉末，表面的氫氧基團使其具有親水性，并且該產品沒有任何色素特征。基本顆粒的平均粒徑大約為21nm，顆粒的大小和4g/cm3的密度使其具有50m2/g的特殊表面。二氧化鈦P25屬于混晶型，銳鈦礦和金紅石的重量比大約為71/29，由于兩種結構混雜增大了TiO2晶格內的缺陷密度，增大了載流子的濃度，使電子、空穴數量增加，使其具有更強的捕獲在TiO2表面的溶液組份（水、氧氣、有機物）的能力。納米級二氧化鈦，有優異的紫外線吸收、光催化殺菌、分解有機污染物等性能，可用于納米涂料，空氣凈化器、自清潔玻璃、陶瓷等。納米二氧化鈦在抗菌防霉、排氣凈化、脫臭、水處理、防污、耐候抗老化、汽車面漆等領域有著廣泛的應用，它在環境、信息、材料、能源、醫療與衛生等領域有著廣闊的應用前景。

中國的二氧化鈦工業起始于20世紀50年代中期，但納米Ti02粉體產品是最近5年上市的高端產品，生產技術主要被德國的德高薩公司、美國的卡伯特公司，Ff本的德山曹達、出光興產、大阪制鈦工業公司等大型企業壟斷，國內尚缺少此高新技術。

發明內容

本發明提供一種制備金紅石型納米二氧化鈦的氫氧火焰爐，用以解決現有技術產量低、浪費大、生產的雜質多，不經濟、不環保等技術問題。

為了解決以上技術問題,本發明所采取的技術方案是：

一種制備金紅石型納米二氧化鈦的氫氧火焰爐，其特征是采用一種氫氧火焰爐制備金紅石型納米二氧化鈦，該氫氧火焰爐包括爐體、TiCl4輸入管、含氫燃料管，所述爐體外罩設有水套，所述爐體內設有耐火材料層，爐體底部設有反應物出口，爐體內的頂部設有燃燒噴嘴，燃燒噴嘴與混合膨脹管底部連接，混合膨脹管上部分別設有氧氣氣體接頭、惰性氣體接頭，混合膨脹管外套設有高壓外罩，TiCl4輸入管穿過高壓外罩與混合膨脹管中部連接，含氫燃料管與高壓外罩連接，所述混合膨脹管與高壓外罩之間設有中空纖維膜組件；所述含氫燃料管與氨分解器連接，氨分解器與氨原料罐連接；所述反應物出口與轉運泵連接，轉運泵與一級螺旋絮凝器連接，一級螺旋絮凝器與球形反應釜連接，球形反應釜與二級螺旋絮凝器連接，二級螺旋絮凝器的末端經過管道與旋風分離器連接，球形反應釜頂部與脈沖氣體發生器連接；

所述制備方法包括以下步驟：a.準備液氨，純度為99%的TiCl4，純凈、干燥的氧氣，惰性氣體；讓氧氣通過氧氣氣體接頭直接導入火焰水解爐混合膨脹管21，氧氣流量為1-2m³/h，惰性氣體載氣通過惰性氣體接頭直接導入火焰水解爐混合膨脹管21，惰性氣體流量為1-2m³/h；氨分解器7把分解所得到氫氣和氮氣的混合物經鼓風機增壓后作為含氫燃料經過含氫燃料管導入混合膨脹管的高壓外罩，再經過多個中空纖維膜組件將氫氣滲透到混合膨脹管內，含氫燃料流量為0.5-1m³/h，TiCl4輸入管穿過高壓外罩3將TiCl4直接導入火焰水解爐混合膨脹管，TiCl4流量為3.3-4.1Kg/h；

b.各路氣體在膨脹管21匯集后進入燃燒噴嘴處燃燒、水解，爐體內爐膛的溫度控制在850 —1000℃；

c.爐體底部出來的混合物經過轉運泵導入一級絮凝器絮凝，含有Ti02粒子的氣溶膠在絮凝器絮凝中再停留3—8秒后，進入球形反應釜陳化反應1-2分鐘，反應釜溫度控制在200℃，脈沖氣體發生器19向球形反應釜載入成核氣體，成核氣體載氣為氮氣，成核劑為18%的氯化鉀、鋁酸鈉混合溶液，其中氯化鉀：鋁酸鈉=1:1。

d.經過陳化反應的混合物進入二級經絮凝器，經過二級經絮凝器再次絮凝，能實現99.5％以上的收集率，然后在旋風分離器中分離，從旋風分離器得到的產品氧化物在脫酸爐脫酸后經產品料斗收集得到產品。

本發明具有原料易得，生成物純度極高、團聚較少、所得粒徑分布窄、節約能源、提高純度、增加效率等特點。制備過程中，把含氫燃料氣體，含氧燃料氣體及控制火焰燃燒情況的惰性氣體導入燃燒噴嘴混合腔中，混合均勻后在噴嘴前端點火燃燒。同時把攜帶有金屬赫的原料氣體均勻的混合在燃燒氣體中，與燃燒產物水蒸氣發生水解反應，并凝集成十幾個納米的初級粒子，初級粒子經絮凝、陳化、再絮凝長大即可用旋風分離器進行收集，得到納米粉體。本發明工藝可以獲得純度為99.9％、平徑粒徑為25-35納米、平均比表面在50 m2／g、形狀為球狀、晶型為金紅石型的納米TiO2。

附圖說明