氨法吸收含氟废气制备纳米白炭黑的研究

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白炭黑即水合二氧化硅,微细粉末状或超细微粒子状,具有高纯度、高比表面积、低密度、分散性好等特点,同时还具有较好的光学性能和优良的机械性能。广泛应用于橡胶、塑料、医药、涂料等行业,在日用化工,高分子复合材料,电子封装材料以及精密陶瓷材料等许多行业也有较多的应用。  我国是农业大国,化肥在农业的发展过程中具有不可替代的作用,其中磷肥是作物生长所必须的肥料之一,在农业的发展中起到重要的作用。据统计,2008年我国磷肥的产量已经突破1000万吨,而我国磷肥的加工主要是通过磷铁矿酸法加工生产,由于磷矿石中还含有氟、硅等元素,在酸法加工磷肥的过程中,氟、硅等元素将以气体的形式逸出,大量含氟气体的排放不仅污染了环境也造成资源的浪费。因此,合理的吸收含氟气体生产氟化工产品以及白炭黑具有重要的意义。  本文研究了以含氟气体SiF4为硅源,采用氨法吸收含氟气体制备白炭黑。通过正交试验,分析讨论了影响吸收效率的因素,并确定试验的最佳工艺参数:抽气速度5L/min,吸收液中氟化铵、氨的比例为1∶10,氨水浓度为8%,搅拌速度为600r/min,此条件下气体SiF4的吸收效率最高可达96%以上,同时生产出粒径较小的纳米白炭黑。经X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)分析表明吸收得到的沉淀白炭黑为非晶态结构。  同时,本文还研究了水吸收含氟废气产生的废硅胶的转型工艺条件,对废硅胶的铵法转型并制备出合格的白炭黑做了初步探讨。通过实验,得出反应的最佳工艺条件:氟化铵的浓度为20%,与废硅胶反应的固液比为1∶5、反应时间为60min、沉淀加氨量为理论量的120%、干燥温度为300℃(30min)废硅胶的转化率最高,且得到白炭黑的DBP较好。经红外光谱分析,反应后得到的白炭黑为无定型水合二氧化硅。
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