专利名称：一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法
技术领域：
本发明属于碱式硝酸铜生产制造领域，具体涉及一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法。
背景技术：
碱式硝酸铜是汽车安全气囊气体发生剂中的重要组份材料，同时也是一种经常被选用的催化剂材料。碱式硝酸铜产品的比表面积越大，则产气或催化能力越强，因此高比表面积碱式硝酸铜产品的应用前景十分广阔。但是现有技术生产的普通碱式硝酸铜产品比表面积有限，且后处理工艺过程复杂、实际工业化生产难度大，成品率低，此外生产出来的产品由于容易团聚而影响产品的使用效果。上述缺陷限制了普通碱式硝酸铜的推广应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法。本发明的技术方案如下:一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，包括如下步骤:(I)配制下述反应液:硝酸铜水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对硝酸铜水溶液和烧碱溶液进行超滤处理；(2)将硝酸铵溶液置于设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的硝酸铜溶液和烧碱溶液经混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应；(3)当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2 4.3时停止;(4)继续搅拌40 60分钟，至pH值为4.3 4.5，终止反应得合成液；(5)将上述合成液静置，去除上清液，用水洗涤沉淀；(6)分离所得沉淀，并烘干，即得所述纳米体碱式硝酸铜。在本发明的一个优选实施方案中，所述硝酸铜溶液的质量浓度为48 52%，温度为 25 28°C。在本发明的一个优选实施方案中，所述烧碱溶液的质量浓度为23 27%，温度为25 28 。在本发明的一个优选实施方案中，所述硝酸铜溶液与烧碱溶液的体积比为1:1。在本发明的一个优选实施方案中，所述硝酸铵溶液的质量浓度为1.0 1.4%，温度为25 28°C，pH值为3.4 3.6。在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(2)中的反应具体为:控制硝酸铜溶液和烧碱溶液的进料速度 ，使反应器内的液体的PH值的变化符合下述曲线:在反应的O 30分钟，pH值从3.4 3.6上升至4.0 4.2 ;在反应的30 150分钟，pH值从4.0 4.2上升至4.4 4.5 ;在反应的150 190分钟，pH值从4.4 4.5上升至6.2 6.3。在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(3)具体为:当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸使pH值在55 75分钟内从6.2 6.3降至4.2 4.3后，停止加入硝酸。在本发明的一个优选实施方案中，所述硝酸为10%的稀硝酸。在本发明的一个优选实施方案中，所述步骤(6)的烘干温度为98 102°C，所得纳米体碱式硝酸铜的含水量小于0.2%。本发明的有益效果是: 1、本发明的方法利用纳米合成过程中，纳米颗粒易于团聚的负面机理，在合成纳米碱式硝酸铜的过程中，通过控制纳米碱式硝酸铜的团聚规模，以形成松散的团聚体，在保证纳米碱式硝酸铜团聚体有大的比表面的同时，产品外观颗粒较大，因此简化了沉淀、分离、烘干等后处理工艺，产品的燃烧和催化性能很好，消除了普通碱式硝酸铜的应用和推广缺陷；2、本发明的工艺过程简单，所使用的设备成本低廉，适合工业化生产。
图1为本发明的反应器的结构示意图；图2为本发明的反应器的俯视图；图3为本发明的反应器的超声波发生装置的分布示意图；图4为本发明的反应器的混液高压喷雾装置的结构示意图；图5为本发明的反应 器中的液体的pH值变化曲线。
具体实施例方式以下通过具体实施方式
结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。实施例1(I)用去离子水或双蒸水配制下述反应液:硝酸铜水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对硝酸铜水溶液和烧碱溶液进行超滤处理；所述硝酸铜溶液的质量浓度为48 52%，温度为25 28°C ;所述烧碱溶液的质量浓度为23 27%，温度为25 28°C ;所述硝酸铵溶液的质量浓度为1.0 1.4%，温度为25 28°C，pH值为3.4 3.6 ;(2)将硝酸铵溶液置于如图1至3所示的设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的硝酸铜溶液和烧碱溶液(体积比为1:1)经如图4所示的混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应，即:控制硝酸铜溶液和烧碱溶液的进料速度，使反应器内的液体的PH值的变化符合如图5所示的曲线:在反应的O 30分钟，pH值从3.4 3.6上升至4.0 4.2 ;在反应的30 150分钟，pH值从4.0 4.2上升至4.4 4.5 ;在反应的150 190分钟，pH值从4.4 4.5上升至6.2 6.3 ;(3)当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2 4.3时停止；即如图5所示，当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入10%的稀硝酸(去离子水或双蒸水配制)使pH值在55 75分钟从6.2 6.3降至4.2 4.3后，停止加入硝酸；(4)继续搅拌40 60分钟，至pH值为4.3 4.5，终止反应得合成液；(5)将上述合成液从上述反应器中泵入带有普通机械搅拌器的沉淀釜内，静置沉淀24小时；去除上清液，加入与该上清液等体积的去离子水或双蒸水，搅拌重悬30分钟，再沉淀60分钟,如此反复三次以清洗沉淀；(6)将清洗后的物料打入普通工业固液分离设备中(如离心机)分离，所得固料的含水量控制在30 33% ;将上述固料以普通工业烘干方式烘干(如热风干燥、真空干燥等)，烘干温度为98 102°C，物料含水量小于0.2%，即得所述纳米体碱式硝酸铜产品；(7)所得产品采用铝塑复合袋抽亚真空包装。实施例2(I)用去离子水或双蒸水配制下述反应液:碳酸锶水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对碳酸锶水溶液和烧碱溶液进行超滤处理；所述碳酸锶溶液的质量浓度为48 52%，温度为25 28°C ;所述烧碱溶液的质量浓度为23 27%，温度为25 28°C ;所述硝酸铵溶液的质量浓度为1.0 1.4%，温度为25 28°C，pH值为3.4 3.6 ;(2)将硝酸铵溶液置于如图1至3所示的设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的碳酸锶溶液和烧碱溶液(体积比为1:1)经如图4所示的混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应，即:控制碳酸锶溶液和烧碱溶液的进料速度，使反应器内的液体的PH值的变化符合如图5所示的曲线:在反应的O 30分钟，pH值从3.4 3.6上升至4.0
4.2 ;在反应的30 150分钟，pH值从4.0 4.2上升至4.4 4.5 ;在反应的150 190分钟，pH值从4.4 4.5上升至6.2 6.3 ;(3)当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2 4.3时停止；即如图5所示，当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入10%的稀硝酸(去离子水或双蒸水配制)使pH值在55 75分钟从6.2 6.3降至4.2 4.3后，停止加入硝酸；(4)继续搅拌40 60分钟，至pH值为4.3 4.5，终止反应得合成液；(5)将上述合成液从上述反应器中泵入带有普通机械搅拌器的沉淀釜内，静置沉淀24小时；去除上清液，加入与该上清液等体积的去离子水或双蒸水，搅拌重悬30分钟，再沉淀60分钟,如此反复三次以清洗沉淀；(6)将清洗后的物料打入普通工业固液分离设备中(如离心机)分离，所得固料的含水量控制在30 33% ;将上述固料以普通工业烘干方式烘干(如热风干燥、真空干燥等)，烘干温度为98 102°C，物料含水量小于0.2%，即得所述纳米体碱式碳酸锶产品；(7)所得产品采用铝塑复合袋抽亚真空包装。本领域技术人员根据本发明的反应原理结合本领域知识，仅需改变所用的金属盐溶液，就可以依照本发明步骤及工艺条件来进行其他纳米体碱式金属盐的生产，如纳米体碱式碳酸铜、纳米体碱式硫酸铜等。本发明所使用的设有超声波搅拌装置的反应器如图1至图4所示，包括一反应器本体1，所述反应器本体I上设置有搅拌装置、母液加入口 13、硝酸滴入口 14、酸度计15、温度计16、人孔17和混液高压喷雾装置11。其中所述搅拌装置为6个环绕反应器本体I等间隔分布的高功率超声波发生器121。如图4所示，所述混液高压喷雾装置11包括一喷嘴座110、一喷嘴本体111和一压盖112，喷嘴本体111的下端出液口 1110的内径小于喷嘴本体111的内管径，喷嘴本体111套装在喷嘴座110中，压盖112盖设在喷嘴座110的上开口以固定喷嘴本体111，喷嘴的上端伸出压盖112以接通第一液体管道，喷嘴本体111 的下部与喷嘴座110的内壁间具有与外界连通的间隙1101，该喷嘴座110的侧壁开设有一连通该间隙1101的供高压液体输入的高压进液口 1102。所述喷嘴座110的上部设有阶梯孔1103，所述喷嘴本体111的上部设有凸缘1112，该凸缘1112和阶梯孔1103彼此配合以定位喷嘴本体111。所述喷嘴本体111的下部的侧壁从上到下渐次靠近喷嘴本体111的轴线，喷嘴座110的内管壁的形状与喷嘴本体111的下部的侧壁适配。所述喷嘴座Iio的下端出液口 1102的内径为所述喷嘴本体111的下端出液口 1110的内径的两倍，且该两下端出液口共同形成混液高压喷雾装置11的喷雾口 113。该反应装置的工作过程如下:生产纳米体碱式碳酸铜所需的硝酸铵溶液储存在反应器本体I内，按顺时针或逆时针方向逐台开动本发明的反应器本体I上的高功率超声波发生器121对其内的液体进行搅拌；另外反应所需的烧碱溶液和硝酸铜溶液同时通过上述混液高压喷雾装置11喷入反应器本体I内进行反应的:具体的，先用高压泵以1.2 1.7MPa的压力通过混液高压喷雾装置11的喷嘴座110的高压进液口 1102进入喷雾装置内，从间隙1101的下端出液口 1102喷出，使得喷嘴本体111的下端出液口 1110形成负压以吸入喷嘴本体111的内管所连通的硝酸铜溶液，两种料液在喷雾装置的喷雾口 113瞬间产生喷雾，进入反应器本体I中进行反应。以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，SP依本发明专利范围及 说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。
权利要求
1.一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)配制下述反应液:硝酸铜水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对硝酸铜水溶液和烧碱溶液进行超滤处理； (2)将硝酸铵溶液置于设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的硝酸铜溶液和烧碱溶液经混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应； (3)当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2 4.3时停止； (4)继续搅拌40 60分钟，至pH值为4.3 4.5，终止反应得合成液； (5)将上述合成液静置，去除上清液，用水洗涤沉淀； (6)分离所得沉淀，并烘干，即得所述纳米体碱式硝酸铜。
2.如权利要求1所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述硝酸铜溶液的质量浓度为48 52%，温度为25 28°C。
3.如权利要求2所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述烧碱溶液的质量浓度为23 27%，温度为25 28°C。
4.如权利要求3所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述硝酸铜溶液与烧碱溶液的体积比为1:1。
5.如权利要求4所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述硝酸铵溶液的质量浓度为1.0 1.4%，温度为25 28°C，pH值为3.4 3.6。
6.如权利要求5所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述步骤(2)中的反应具体为:控制硝酸铜 溶液和烧碱溶液的进料速度，使反应器内的液体的PH值的变化符合下述曲线:在反应的O 30分钟，pH值从3.4 3.6上升至4.0 4.2 ;再反应的30 150分钟，pH值从4.0 4.2上升至4.4 4.5 ;再反应的150 190分钟，pH值从4.4 4.5上升至6.2 6.3。
7.如权利要求6所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述步骤(3)具体为:当反应器内的pH值达到6.2 6.3时，加入硝酸使pH值在55 75分钟内从6.2 6.3降至4.2 4.3后，停止加入硝酸。
8.如权利要求7所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述硝酸为10%的稀硝酸。
9.如权利要求1所述的一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，其特征在于:所述步骤(6)的烘干温度为98 102°C，所得纳米体碱式硝酸铜的含水量小于0.2%。
全文摘要
本发明公开了一种纳米体碱式硝酸铜的生产方法，包括如下步骤(1)配制下述反应液硝酸铜水溶液、烧碱溶液及硝酸铵溶液，并对硝酸铜水溶液和烧碱溶液进行超滤处理；(2)将硝酸铵溶液置于设有超声波搅拌装置的反应器内，将超滤后的硝酸铜溶液和烧碱溶液经混液高压喷雾装置送入上述反应器内进行反应；(3)当反应器内的pH值达到6.2～6.3时，加入硝酸，至pH值为4.2～4.3时停止；(4)继续搅拌40～60分钟，至pH值为4.3～4.5，终止反应得合成液；(5)将上述合成液静置，去除灌内上部清液，用水洗涤沉淀；(6)分离所得沉淀，并烘干，即得所述纳米体碱式硝酸铜。本发明简化了后处理工艺，产品的燃烧和催化性能很好，消除了普通碱式硝酸铜的应用和推广缺陷。
文档编号B82Y30/00GK103193260SQ20131009474
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月22日 优先权日2013年3月22日
发明者秦海元, 吴望发, 戴良玉, 方遵华 申请人:三明科飞技术开发有限公司