超重力硫酸沉淀法白炭黑的连续化生产研究

摘要

二氧化硅粉体俗称白炭黑，是一种性能优良的无机粉体材料，被广泛应用于橡胶、涂料、油墨、塑料、食品和牙膏等行业。目前世界上生产白炭黑的最主要方法是硫酸沉淀法，国内企业大都采用以搅拌槽为反应器的传统硫酸沉淀法。这种生产工艺存在着反应器不宜放大、原料耗能高、单套生产能力低、操作条件苛刻、反应时间长和产品粒度粗等一系列的弊端。超重力硫酸沉淀法是一种新型的白炭黑制备技术，其工艺过程简单，操作方便，反应时间短，易于工业化。 超重力硫酸沉淀法制备白炭黑的间歇小试工艺已比较成熟，本文在其实验数据和经验积累的基础上，改造了旋转床主要部件结构和工艺尺寸，设计了一套制备白炭黑的连续化工艺流程，并投入实验研究。 实验研究了硫酸质量分数、旋转床转速、硅酸钠流量和硅酸钠溶液浓度等因素对产品性能及单位时间生产能力的影响。结果表明：随硫酸质量分数增加，所得产品平均粒径均在10nm左右，产品比表面积和单位时间生产能力呈先增大后减小、再增大的变化趋势，DBP吸油值则呈先减小后增大、再减小的变化趋势；硅酸钠溶液浓度为10％时，无凝胶现象出现，其它实验点均有不同程度凝胶产生。硫酸质量分数为25％，硅酸钠溶液浓度为10％时，单位时间生产能力最大。随旋转床转速的增加，比表面积先减小后增大，吸油值大致呈减小趋势。硅酸钠的流量对产品比表面积的影响不大。所得产品的吸油值均较小，主要是由于干燥方式不当造成的。 用超重力旋转床进行连续化生产硫酸沉淀法白炭黑粉体的实验，得到了粒径细小，比表面积大的超细白炭黑粉体，为工业化生产奠定了基础。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1超细粉体简介

1.2超细粉体的特性

1.3超细粉体的制备方法

1.4超细粉体的发展方向

第二章文献综述

2.1白炭黑粉体简介

2.1.1超细白炭黑粉体的理化性质

2.1.2超细白炭黑粉体的制备方法

2.2白炭黑的应用

2.2.1在橡胶领域

2.2.2在塑料领域

2.2.3在涂料领域

2.2.4在粘结剂和密封胶领域

2.2.5在纺织领域

2.2.6在杀菌剂领域

2.2.7在催化领域

2.2.8在农业及食品领域

2.2.9在润滑油添加剂领域

2.2.10其它领域

2.3超重力技术简介

2.3.1超重力技术的发展

2.3.2超重力旋转床的性能特点

2.3.3超重力技术的应用

2.4超重力硫酸沉淀法间歇制备白炭黑粉体

2.4.1间歇工艺制备白炭黑粉体

2.4.2工艺过程影响因素

2.5本课题研究的目的和意义

第三章旋转床结构及连续化工艺设计

3.1引言

3.2超重力旋转床的结构设计

3.3连续化工艺流程设计

第四章超重力硫酸沉淀法连续化制备SiO2

4.1实验部分

4.1.1实验药品

4.1.2实验设备

4.1.3实验步骤

4.2表征方法

4.2.1傅利叶红外光谱分析

4.2.2透射电子显微镜(TEM)分析

4.2.3氮吸附比表面积与孔径分布

4.2.4 DBP吸油值

4.3实验结果与讨论

4.3.1红外光谱分析

4.3.2透射电镜分析

4.3.3 BET比表面积和BJH孔径分布分析

4.3.4 DBP吸油值分析

4.3.5单位时间生产能力的计算

4.4连续化与间歇式实验结果的比较

4.5正交试验

4.6工艺过程参数分析

4.7小结

第五章结论

参考文献

致谢

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