[发明专利]硫酸钠废水液相法原位制备疏水性硫酸钙晶须

说明书

技术领域

本发明涉及硫酸钠废水处理的新方法，具体涉及的是以硫酸钠废水为原料常压低温液相原位制备疏水性硫酸钙晶须的新方法。

背景技术

晶须是一种纤维状单晶材料，晶须增强塑料早在20世纪60年代就已出现，但由于当时生产工艺复杂，价格昂贵，应用受到限制。直到20世纪80年代，日本才率先研制出廉价的钛酸钾晶须，并作为增强剂用在陶瓷、塑料中。此后，晶须的研制、开发、应用在其他发达国家得到长足进展，目前已扩展到汽车、电子电器、仪器仪表、机械制造等领域。而我国对无机盐晶须的研究起步于20世纪90年代。

由于晶须本身结构纤细，且具有高强度、高模量等优异的力学性能，加入到热固性或热塑性树脂之中，能够均匀分散，起到骨架作用，形成聚合物-纤维复合材料，晶须的存在能够发展定向结构，但又不产生各向异性，可减少缺陷形成，有效地传递应力，阻止裂纹扩展。加入晶须除有一般无机填料降低收缩率的作用外，还因纤维状填充剂受力时能产生一定的形变，使应力容易松驰，消除界面应力集中和残余应力，减小制品的内应力。晶须的作用是使聚合物内聚强度增大，薄弱环节减少，显著提高机械强度。

我国每年化工厂需要排放的废水中都含有大量的硫酸钠，在临近大江大河具有自然稀释能力的地区，这些硫酸钠稀溶液一般可直接排放，但在一些内陆地区，则不准许硫酸钠稀溶液直接排放，因为硫酸钠渗入地下长期积累会造成土地盐碱化，并使地下水源中SO₄^2-含量逐年增加，因此，将硫酸钠加以回收已成为必行之势，一些工厂将硫酸钠进行蒸发浓缩制得芒硝，本专利中突破以往的常规方法，以硫酸钠工业废水为原料简单一步合成法制备硫酸钙晶须，既将硫酸钠废水进行了回收，减轻了环境压力，实现了可再生资源的合理利用。

我们的方法是在钙盐中加入少量表面活性剂，搅拌均匀后加入硫酸钠废水，一步法合成疏水性硫酸钙晶须。以往的实验中，硫酸钙晶须的制备方法主要有水压热法和常压酸化法。水压热法是将质量分数小于2％的二水石膏悬浮液加到水压热器中处理，在饱和蒸汽压下，二水石膏变为细小针状的半水石膏，再经晶型稳定化处理，得到半水硫酸钙晶须。该方法生产成本高，应用受到限制。常压酸化法是指在一定温度下，高浓度二水硫酸钙悬浮液在酸性溶液中，可以转变成针状或纤维状半水硫酸钙晶须。与水压热法相比，此方法不需要压热器，且原料质量分数大大提高，成本大幅降低，易于工业化生产，但是其缺陷是投资很大，防腐要求高，热损失大，晶须生长和陈化时间变长，大量酸渣的处理较困难，因此产生的环保压力较大，而本发明所涉及的方法，既不需要较高的投资成本，也不需要复杂的反应工艺，并且使产物具备了更优异的性能——疏水性。

到目前为止，国内外还没有合成疏水性硫酸钙晶须作为增强剂的文献和专利报道，特别是没有原位一步沉淀法合成疏水性硫酸钙晶须的研究报道。硫酸钙晶须是无机物，不能与聚合物很好复合，在本发明的方法中表面修饰后的硫酸钙晶须既具有晶须的性质，又具有疏水亲油性，通过表面活性剂的修饰，可以改善晶须与聚合物的相容性使晶须与聚合物以较强的键合力结合，从而达到增强的效果。而本发明采用硫酸钠废水作为原料液相原位沉淀法合成硫酸钙晶须，简单一步的处理了工业废水，同时回收了食盐，减轻了环境压力，并且由于其简单的合成工艺，既节约了能源，又实现了可再生资源的利用，因此具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明的目的就是提供一种生产工艺简单、成本低、反应过程无污染，在常压低温液相中以硫酸钠废水为原料原位制备疏水性硫酸钙晶须，突破以往的用水热法或高温法制备晶须的常规方法。

本发明所涉及的是以硫酸钠废水为原料，常压低温液相原位制备疏水性硫酸钙晶须的新方法，其步骤为：将一定量的0.5～1mol/L的钙盐加入三口瓶中，加入表面活性剂并搅拌均匀后，加入一定量的硫酸钠废水，升温至30～70℃，恒温搅拌晶化反应3～7h，将所得白色产物经过滤、洗涤后，60～200℃下干燥和热处理，得到直径为1～2μm，长度为30～150μm，长径比为15～150的硫酸钙晶须粉体，而滤液则为比原料多一倍的盐溶液，在此基础上可制得氯化钠，实现废液的二次利用。本发明的特点是在制备过程中简单一步处理硫酸钠废水，不需要大量投资成本，简化工艺，既节省能源降低成本，又实现了可再生资源的回收利用，因此用本发明方法制备的产品具有较高的经济价值和社会价值。

下面结合具体实施例来进一步阐述本发明。

实施例1：

1.将50ml浓度为0.5mol/l硝酸钙溶液置于三口瓶中放入30℃水浴中，加入表面活性剂并搅拌均匀。