1.纳米二氧化钛

英文名称：nanosized titania

分子式：TiO₂

(1)性能指标

(2)生产原料与用量

(3)生产原理国内外合成纳米TiO₂ 的方法主要有溶胶一凝胶法(S-G方法)、气象法(CVD)的胶溶法。利用金属醇盐的水解和缩聚作用的溶胶-凝胶法，作为一种制备纳米粉末的有效方法，已经合成了均匀性好的TiO₂凝胶及纳米TiO₂粒子，但这种方法成本较高。而CVD法则在技术和材质方面要求高，工艺复杂，投资大。相比较而言，溶胶法工艺简单得多，但缺点是原料来源少且价格不等。用水热法能制得高纯度的二氧化钛，但产物的晶粒较大。采用硫酸法钛白粉生产的中间产品偏钛酸为原料，成功地制得了热稳定性好、粒度均匀、分散性好的锐钛矿型二氧化钛纳米粒子。下面介绍采用沉淀法生产纳米二氧化钛的原理。

以钛液(TiOSO₄)为原料，尿素[(NH₂)₂CO]为沉淀剂生成偏钛酸沉淀，加入0.01mol/L H₂SO₄和去离子水、溶胶剂、表面活性剂，然后絮凝分离、干燥煅烧后得到TiO₂纳米粉体。反应式如下：

(NH₂)₂CO+3H₂O→2NH₄OH+CO₂↑

TiOSO₄＋2NH₄OH→TiO(OH)₂↓＋(NH₄)₂SO₄

TiO(OH)₂＋2HR→TiOR₂+2H₂O

TiOR₂+O₂→TiO₂+ CO₂↑＋H₂O↑

(4)生产工艺流程(参见图17-3)

①将标准浓度的钛液(经冷凝结晶分离除去硫酸亚铁，经板框压滤澄清度合格，TiO₂含量控制在130g/L左右)，与定量的尿素和去离子水加入水解反应釜D101中，搅拌并开始加温(蒸汽加热)，至95℃时计为初始时间，检测pH值，保持pH=2停止加热，用工业冷却水冷却至室温。

图17-3  纳米二氧化钛生产工艺流程

②用pH=2的浓度0.0lmol/L的H₂SO₄溶液在F103洗槽中清洗偏钛酸，以防止吸附沉淀中的Fe^2＋由于酸度降低而出现沉淀；然后进入漂白反应釜D102进行深度除杂，再经过F106水槽清洗，进入溶胶合成釜D103中。

③由于偏钛酸沉淀时呈酸性，尿素经加热后，分解出NH₄OH，经过一定的时间，TiO^2＋和OH^-达到饱和，当出现一定程度的过饱和后出现沉淀；选用1mol/L溶胶剂对0.25mol/L偏钛酸再添加1％表面活性剂进行溶胶化；溶胶时的最佳温度为(70±2)℃，恒温加热2h得到胶体；选用9.5 mg/L浓度的絮凝剂，破胶絮凝时先进行数分钟超声波分散处理，超声波分散处理均为频率40kHz、功率密度1.8W/cm³条件下，在1.5h内完成。

④溶胶反应完全后，再经L101离心、L102干燥、打散或再沉降，在L103中继续水洗四次后喷雾于燥；最后在B101中经750℃以上煅烧3h出现金红石型TiO₂颗粒。

(5)产品用途  纳米二氧化钛添加到涂料中可制作成具有空气净化、消毒杀菌、防污自洁功能的纳米抗菌环保涂料，而且能够增加涂料的耐摩擦耐清洗能力，同时能够起到屏蔽紫外线的作用，从而增加涂料的耐老化性能；可制作成光催化剂液体，用于室内空气净化，有效去除室内的甲醛、苯、氨、TVOC的有害气体；在污水处理方面也得到了广泛的应用，尤其是在处理农药厂废水、钢铁厂废水方面表现出了极佳的效果；添加到纺织品中还可以制作出特殊功能的纺织品，添加到陶瓷玻璃种可以制作出具有自洁防污功能的陶瓷、玻璃制品；添加到塑料中可以做成可降解塑料；添加到化妆品中可以起到很好的紫外线屏蔽作用。

2.纳米碳酸钙

英文名称：nano calcium carbonate

分子式：CaCO₃

(1)性能指标(HG/T 2776-1996)

(2)生产原料与用量

(3)生产原理

Ca(OH)₂ 浊液通过压力喷嘴喷成雾状与CO₂合气体逆流接触，使石灰乳为分散相，窑气为连续相，大大增加了气-液接触表面，通过控制石灰乳浓度、流量、液滴径、气液比等工艺条件，在常温下制取纳米级超细碳酸钙。

(4)生产工艺流程(参见图17-4)石灰石经过预处理，剔除红筋，洗去泥土，破粉到一定粒度，同一定粒度白煤按一定比例混合均匀后经混料煅烧立窑锻烧；或一定粒径石灰石在气烧(或液烧)立窑、回转窑等进行缎烧，制取石灰和窑气。石灰经筛分除渣送消化机或消化他与水进行消化反应生成石灰乳，经筛分、旋液分离等除渣精制后的精浆液，送调温调浓工序，根据碳化要求控制到一定温度、一定浓度送往碳化反应设备。窑气经惯性除尘器、喷淋除尘器、泡沫或垂直筛板塔、填料塔等净化降温后，经气液分离后干气送压缩机提压、降温、油水分离后送碳化反应设备。与石灰乳进行碳酸化反应。根据不同碳化方法，采取不同工艺条件、不同添加剂等合成纳米级碳酸钙悬浊液，该悬浊液直接过滤、干燥、分级、包装制取纳米级碳酸钙产品工;如悬浊液经湿法改性装置处理后，再进行过滤、干燥、分级、包装制取湿法改性的活性纳米级碳酸钙产品;如将直接干燥产品，引入于法改性装置处理后，再进行分级、包装制取干法改性的活性纳米级碳酸钙产品。

图17-4  纳米碳酸钙生产工艺流程

1-提升机;2-煤气发生炉;3-分汽包;4-鼓风机;5-除尘器;6-预热器;7-锻烧立窑;8-预热器;9-鼓风机;10-提升机;11-粉碎机;12-热水槽;13-热水泵;14-颚式破碎机;15-提升机;16-料仓;17-电子皮带秤;18-化灰机;19-振动筛;20-粗浆槽;21-粗浆泵;22-旋液分离器;23-渣液槽;24-渣液泵;25-渣液储槽;26-筛子;27-精浆槽;28-调浓槽;29-一级储槽泵;30-一级储槽;31-第一碳化泵;32-惯性除尘器;33-喷淋除尘器;34-泡沫除尘器;35-填料塔;36-循环水泵;37-凉水塔;38-窑气压缩机;39-后冷却器;40-缓冲罐;41-第一碳化塔;42-第二储槽;43-第二碳化泵;44-第二碳化塔;45-第三储槽;46-第三碳化泵;47-第三碳化塔;48-熟浆槽;49-熟浆泵;50-压滤泵;51-活化槽;52-计量槽;53-活化剂泵;54-皂化釜;滤液泵;56-滤液储槽;57-压滤机;58-滤饼导向槽;59-输送机;60-鼓风机;61-板式换热器;62-滤饼储槽;63-挤条机;64-带式干燥机;65-分离器;66-引风机;67-烟囱;68-输送机;69-双搅喂料机;70-旋转闪蒸干燥机;71-板式换热器;72-鼓风机;73-旋风分离器;74-袋滤器;75-引风机;76-烟囱;77-产品仓;78-提升机;79-包装机;80-冷冻液槽;81-冷冻液泵;82-制冷机组;83-循环水泵;84-凉水塔

(5)产品用途  由于活性纳米碳酸钙表面亲油疏水，与树脂相容性好，能有效提高或调节制品的刚、韧性、光洁度以及弯曲强度;改善加工性能，改善制品的流变性能、尺寸稳定性能、耐热稳定性具有填充及增强、增韧的作用。产品广泛应用于各种胶黏剂、PVC软硬制品、电线电缆、涂料、油墨、造纸、医药等工业领域。