第十章微粉制备的化工问题p209素材.ppt

第十章微粉制备化工问题p209 *无机微粉制备产率高、收率高 *微粉过滤、脱水、洗涤、干燥是目前工业化难题 第一节微粉悬浮液的浓缩脱水p209 一、浓缩脱水 1、由湿法制成的微粉悬浮液固体含量为10%左右，其余都是溶剂（水） 2、脱水过程需洗涤掉可溶性杂质，这些杂质不能通过灼烧分解、挥发、分离。 3、浓缩方法 1）沉降（澄清）p209 2）过滤：传统工艺通常用滤布、滤网、烧结金属或陶瓷过滤粒径＞1μm的颗粒。 *工业上粒径＞1μm的产品通常过滤、离心两种方法同时用。有时可以添加二氧化硅、硅藻土、纤维素、碳粉等过滤助剂加速过滤。 3）超微粒子分离技术 a.膜分离技术 b.电渗 c.电泳脱水技术 二、滤膜脱水p210 1、滤膜截留微粒的方式有： 1）机械截留或筛分作用p210 2）架桥作用p210 3）吸附作用p210 2、滤膜性能选择（p210倒二段） 3、常见滤膜的品种 1）有机膜p210-211： a.纤维树脂膜，化学稳定性差（与过滤物起化学反应） b.合成高分子膜，机械稳定性差（用聚四氟乙烯网加固） 2）无机膜p211：如：Al2O3 、ZrO2 、不锈钢等制成。 优点：高的热稳定性，耐化学腐蚀，不易老化，使用寿命长。 缺点：易碎 三电渗、电泳脱水浓缩p223 1、电泳：指带电颗粒在直流电场中，向与其带电相反的电极移动。（无隔膜电解槽） 例1： 例2： 2、电渗p223：液体在直流电场作用下，透过固体多孔介质的膜微孔，向一个电极运动。 1）固体在阳极区增溶，沉积 水及水合阳离子能穿过隔膜向阴极移动，固体颗粒不能穿过阴极区，随着通电的进行，阳极区固体会增浓，沉积。 例图： 2）电渗中存在电解水反应（电渗相当于电解水）反应方程p223（1-4） 3）电渗所需电耗不高 一个H3O+ 放电，可以带动几千个水合层水分子移动。 第二节、超细微粉及湿凝胶的干燥 1、干燥的一般原理：p231 2、超细微粉的团聚问题p232 （1）团聚问题是微粉制备中最常关心的问题 a.当蒸发掉体积量=凝胶减少的体积时，无毛细管作用，不团聚。 b.当蒸发掉体积＜凝胶减少的体积时，会团聚。 例：P = hρg = 2σcosθ /r …毛细管吸附力 讨论： （2）软团聚：ｐ２３２ （3）硬团聚：ｐ２３２ 硬团聚形成机理： ａ.化学键形成机理： 1）在Zｒ（OH）62- 或Zｒ（OH）4　凝胶干燥过程中，水分子在两个微粉颗粒表面之间形成桥连的氢键。 2）继续干燥，脱去水分子，两个微粉颗粒之间直接形成氢键。 3）继续干燥灼烧，脱去水分子，形成-O-化学键，即形成硬团聚，固体颗粒之间形成氧桥。如： 例图14-1ａ。 图14-1ｂ，醇盐体系没有氢键形成，不会团聚结块。 ｂ.晶桥形成机理ｐ１３２－２３３　图14-3 微粉在水中干燥时，由于毛细管而靠近，在固-固接触界面的缝隙处为凹面。固相的曲率半径为负值，该处的溶解度比平面固相溶解度小。粒径小的微粉颗粒或其表面突出部分的曲率半径小而且为正值，就比平面固相的溶解度大而易溶解。溶解物质就在两颗粒接触的缝隙处沉淀形成“颈”。这种颈是以物质的内聚力把微粉颗粒之间连接，形成硬团聚。 *晶桥形成机理可用ｋｅｌｖｅｎ公式解释： 1）用晶桥机理解释可溶性无机盐结块过程： 例：ｐ２３４图14-3 2）粒径小的微粒，其表面曲率半径R指向内部为正值，液体易蒸发，固体易溶解。 3）溶解物质易在颗粒接触处凹面沉积（沉淀或结晶），形成晶桥，使颗粒产生团聚。 3、水的存在是干燥过程形成硬团聚的根源 消除硬团聚的各种干燥技术有：ｐ２３３ ａ.有机溶剂置换法ｐ２３４ ｂ.共沸蒸馏脱水干燥法ｐ２３５ 特点（补充） 1）所有水分子在共沸蒸馏过程中脱尽，避免了水与微粉之间氢键形成，从而避免硬团聚。 2）有机溶剂冷却分层后可回流循环使用（蒸发过程在密闭体系中进行，有机溶剂污染会小一些） ｃ.冷冻干燥ｐ２３８－２３９ ｄ.喷雾干燥ｐ２４０ ｅ.超临界流体干燥法ｐ６０ 超临界法概念： 1）超临界流体是一种温度和压力处于临界点以上的无气液界面区别和兼具液体性质和气体性质的物质相态。 2）由于超临界流体气-液之间没有界面存在，从而利用没有表面张力这一性质来消除凝胶干燥过程中因表面张力引起的毛细管塌陷，凝胶网状结构破坏而产生的颗粒团聚。 特点：是目前普遍认为最有效地消除表面张力对凝胶破坏作用的办法。 *ｐ６２　表4-1 *ｐ６０图4-6　超临界条件控制步骤 1） 2） 3） 4）