[发明专利]以乙烯废碱液为原料制备纳米硫化锌的方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及硫化物技术领域，具体地说是纳米硫化锌的制备方法，特别是以乙烯废碱液为原料制备纳米硫化锌的方法。

背景技术

实践科学发展观的核心内容包括生产的可持续发展和尽量减少以至完全克服对环境的污染，因此开发利用一种产品生产中产生的废物作为原料来制备另一种具有广泛的用途产品的新技术，无疑是有着显著社会效益和经济效益的发明创造。

乙烯是重要并产量巨大的化工产品，其生产过程中普遍采用碱洗法脱除裂解气中的CO₂、H₂S等酸性气体，以防止下游催化剂中毒和污染乙烯，由此产生的乙烯废碱液中除含有剩余的NaOH外，还含有碱洗过程中生成的Na₂CO₃和Na₂S无机盐类以及少量的有机物如硫醇、硫醚和酚类的钠盐和中性油类。

目前，乙烯废碱液的现有治理技术可概括为无害化和资源化两大类。乙烯废碱液的无害化处理技术现有氧化法或中和法，其主要目标是将乙烯废碱液中对环境有害的组分处理掉，使该废碱液达到国家排放标准或可继续进行生化处理。该方法主要集中在防治乙烯废碱液对环境污染的处理上，白白浪费其中大量的NaOH、Na₂S和Na₂CO₃，而且需要企业每年需要投入大量资金，增加生产成本；已报道乙烯废碱液的资源化利用技术是将乙烯废碱液用于造纸制浆，乙烯废碱液中的NaOH、Na₂S都是碱法制浆蒸煮液中的有效成分，但其中难以除尽的油类物质常影响纸张质量，这些技术仍然会产生二次污染，投资庞大，不易工业化应用。因此有必要开发利用乙烯废碱液的全新方法，该方法既无二次污染，又投资小，易工业化应用，从而产生显著社会效益和经济效益。

硫化锌是一种过渡金属硫化物，是一种重要的化工原料，发光材料和半导体材料，纳米硫化锌因其特殊的性能，在发光、磷光体、传感器、红外窗口材料、光催化等许多领域有着广泛的用途。现有纳米硫化锌的制备方法多以价格较贵的Na₂S和ZnO为原料(见CN101264925)，或硫代硫酸钠和硫酸锌为原料(见CN1821082)，工艺复杂，成本高。因此，有必要探索新的合成方法，利用廉价原料，简单快捷地制备出纯度高和分散性好的纳米硫化锌。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供以乙烯废碱液为原料制备纳米硫化锌的方法，该方法既克服了现有乙烯废碱液开发利用技术中的二次污染、投资大和不易工业化的问题，又利用处理后的乙烯废碱液作为廉价原料，直接与经超声波预分散的氧化锌反应，简单快捷地制备出纯度高和分散性好的纳米硫化锌。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：以乙烯废碱液生产纳米硫化锌的方法，步骤如下：

第一步，乙烯废碱液经预处理制得原料甲

将乙烯废碱液经物理和化学方法除油和苛化预处理，其中所含的油类物质90％以上被除去，且92％以上的Na₂CO₃转化为NaOH，由此制得原料甲，并测定其中Na₂S的含量；

第二步，氧化锌经超声波预分散处理制得原料乙

按重量比为ZnO∶H₂O＝1∶5～20，将ZnO固体粉末与蒸馏水混合，然后通过超声波振荡分散15～40分钟，形成ZnO固体粉末的悬浊液，即制得原料乙；

第三步，乙烯废碱液与氧化锌的化学反应

在恒定温度为70～90℃和搅拌的条件下，按重量比为ZnO∶Na₂S＝0.7～0.9∶1，根据实际需要量取第一步制得的原料甲和第二步制得的原料乙，将该原料乙滴加到该原料甲中进行化学反应，反应时间为1～2.5小时；

第四步，反应后处理及纳米硫化锌的制得

上述第三步化学反应完成后，用砂芯漏斗将生成物的液固两相分离，分离得到的液相补加NaOH至该液相中的NaOH质量百分比浓度为10％，该液相将被用作乙烯裂解气碱洗液，分离得到的固相产物用蒸馏水洗至中性，装入石英舟，将该石英舟放入管式电阻炉内，通入氮气15分钟后开始升温至100℃，干燥4～6小时，即制得平均粒径为104nm的纳米硫化锌粉末产品。

上述方法中所涉及百分比均为重量百分比。

上述方法中第一步所述乙烯废碱液的物理和化学方法除油和苛化工艺为现有的公知技术，见CN1789162。