納米二氧化鈦的現(xiàn)狀與發(fā)展的論文

1、納米二氧化鈦的現(xiàn)狀與發(fā)展的論文國外納米tio2的生產(chǎn)現(xiàn)狀20世紀(jì)80年代以前，納米tio2的研究開發(fā)目的主要是作為精細(xì)陶瓷原料、催化劑、傳感器等，需求量不大，沒有形成大的生產(chǎn)規(guī)模。80年代以后，開發(fā)的納米tio2用作透明效應(yīng)和紫外線屏蔽劑，為納米 tio2打開了市場(chǎng)，使納米 tio2的生產(chǎn)和需求大大增加，成為鈦 白工業(yè)和涂料工業(yè)的一個(gè)新的增長(zhǎng)點(diǎn)。由于納米tio2在催化及環(huán)境保護(hù)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，并可用于日用產(chǎn)品、涂 料、電子、電力等工業(yè)部門，因此，納米tio2展現(xiàn)出巨大的市場(chǎng)前景。日本、美國、英國、德國和意大利等國對(duì)納米tio2進(jìn)行了深入的研究，并已實(shí)現(xiàn)納米tio2的工業(yè)化生產(chǎn)。目前全

2、世界已經(jīng)有十幾家公司生產(chǎn)納米tio2，總生產(chǎn)能力估計(jì)在（600010000）t/a,單線生產(chǎn)能力一般為（400 500）t/a。根據(jù)莎哈里本公司統(tǒng)計(jì)，2003年全球納米tio2銷售量?jī)H為1800t左右，其消費(fèi)量與產(chǎn)品應(yīng)用見表1。表1 2003年全球納米tio2消費(fèi)量與產(chǎn)品應(yīng)用產(chǎn)品應(yīng)用消費(fèi)量/tuv-吸收劑1000光催化劑納米tio2的發(fā)展1）納米tio2生產(chǎn)的特點(diǎn)縱觀國外納米tio2的生產(chǎn)，存在著以下特點(diǎn)：生產(chǎn)原料主要為四氯化鈦、硫酸氧鈦，生產(chǎn)方法主要有氣相法和液相法。氣相法主要有以四氯化鈦為原料的氫氧火焰水解法，而液相法主要是以四氯化鈦和硫酸氧鈦為原料的化學(xué)沉淀法，且多數(shù)生產(chǎn)廠家為鈦白粉生產(chǎn)

3、廠， 充分利用了原有氯化法和硫酸法生產(chǎn)裝置的中間產(chǎn)物、生產(chǎn)技術(shù)、公用工程和生產(chǎn)管理方面的經(jīng)驗(yàn)。我國納米tio2的研究和生產(chǎn)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：對(duì)納米tio2的研究多、面廣，力量分散，低水平的重復(fù)性研究現(xiàn)象嚴(yán)重，企業(yè)介入的力度不夠；重點(diǎn)進(jìn)行了納米tio2制備技術(shù)的開發(fā)，對(duì)納米 tio2的應(yīng)用技術(shù)開發(fā)力度較小，尤其是有關(guān)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)沒有突破 性進(jìn)展；工程開發(fā)能力薄弱，因納米tio2項(xiàng)目一般投資較小，一些大型的工程公司（設(shè)計(jì)院）對(duì)工程化的興趣不大，不愿投入人力物力進(jìn)行工程開發(fā)，生產(chǎn)規(guī)模小、基本采用濕法 工藝，土法上馬，產(chǎn)品質(zhì)量差，現(xiàn)有市場(chǎng)空間較小， 沒有給企業(yè)帶來想象中的高利潤(rùn)。目前,我國納米tio

4、2的市場(chǎng)價(jià)格大致為（742）萬元/t，因?yàn)榫汀①|(zhì)量和產(chǎn)地不同價(jià)格差距較大， 國內(nèi)生產(chǎn)的產(chǎn)品價(jià)格為（724）萬元/to2）我國納米tio2生產(chǎn)的發(fā)展建議生產(chǎn)工藝的比較氣相法反應(yīng)速度快，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，而且制備的納米tio2純度高、分散性好、團(tuán)聚少、比表面活性大，產(chǎn)品特別適合于精細(xì)陶瓷材料、催化劑材料和電子材料。但氣相法反 應(yīng)在高溫下瞬間完成，要求反應(yīng)物料在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到微觀上的均勻混合，對(duì)反應(yīng)器的形式、設(shè)備的材質(zhì)、加熱方式、進(jìn)料方式均有很高的要求。目前氣相法在我國處于小試階段， 欲達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)，還要解決一系列工程問題和設(shè)備材質(zhì)問題。與氣相法相比，液相法生產(chǎn)的原料成本低了一個(gè)數(shù)量級(jí)。而且具

5、有原料無毒、無危險(xiǎn)性、常溫液相反應(yīng)、工藝過程簡(jiǎn)單易控制、易擴(kuò)大到工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)、三廢污染少、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 等優(yōu)點(diǎn)。因此；液相法中硫酸氧鈦和四氯化鈦液相中的化學(xué)沉淀法最具工業(yè)化發(fā)展?jié)摿ΑＴ仙a(chǎn)路線我國鈦白工業(yè)近十年來發(fā)生了很大的變化，取得了令人矚目的成就，其硫酸法鈦白的生產(chǎn)已與國外先進(jìn)技術(shù)差距不多，總生產(chǎn)能力已躍居世界第二位，僅次于美國。根據(jù)納米tio2的生產(chǎn)特點(diǎn)，結(jié)合國內(nèi)鈦白生產(chǎn)的具體情況，我們提出了以硫酸法生產(chǎn) 的中間產(chǎn)物硫酸氧鈦為原料的生產(chǎn)路線，充分利用我國在硫酸法鈦白工業(yè)生產(chǎn)中所取得的技術(shù)，以及工程化方面的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)展我國的納米tio2工業(yè)。生產(chǎn)規(guī)模的確定目前，國內(nèi)納米tio2的需求量一種

6、觀點(diǎn)認(rèn)為應(yīng)在1萬t左右，一種觀點(diǎn)認(rèn)為在1000t以下，我們認(rèn)為在目前的情況下，后一種觀點(diǎn)可能更符合國內(nèi)的現(xiàn)實(shí)。目前國內(nèi)納米tio2的生產(chǎn)能力已經(jīng)能夠滿足現(xiàn)有市場(chǎng)的需求，但隨著我國納米產(chǎn)品的普及程度和人們消費(fèi)觀念的改變以及我國整體經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)穩(wěn)步發(fā)展的態(tài)勢(shì)，納米tio2必將迎來廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間。因此，新上項(xiàng)目應(yīng)在(400500)t/a的生產(chǎn)規(guī)模，同時(shí)最好建在鈦白生產(chǎn)廠內(nèi)。生產(chǎn)方法的選擇化學(xué)沉淀法一般分為均勻沉淀法、直接沉淀法和共沉淀法三種。其中均勻沉淀法具有工藝簡(jiǎn)單、產(chǎn)品質(zhì)量好、易于操作等特點(diǎn)，是最具工業(yè)化發(fā)展前景的一種制備方法。均勻沉淀法是利用某一化學(xué)反應(yīng)使溶液中的構(gòu)晶離子由溶液中緩慢、均勻地釋

7、放出來。該方法中，加入溶液的沉淀劑不立刻與沉淀組分發(fā)生反應(yīng)，而是通過化學(xué)反應(yīng)使沉淀劑在整個(gè)溶液中緩慢生成，使之通過溶液中的化學(xué)反應(yīng)緩慢生成沉淀劑，只要控制好生成沉淀劑的速度，就可避免濃度不均勻現(xiàn)象，使過飽和度控制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，從而控制粒子的生長(zhǎng)速度，獲得粒度均勻、致密、便于洗滌、純度高的納米粒子，常用的均勻沉淀劑為尿素等。以硫酸氧鈦為前 驅(qū)物，以尿素為沉淀劑制備納米二氧化鈦的反應(yīng)原理為：尿素水溶液在70 C左右開始水解，其反應(yīng)式為：co(nh2)2+3h2o=2nh3 h2o+co2由于尿素的分解速度受加熱溫度和尿素濃度的控制，因此可以使尿素分解速度降得很 低，從而可得粒徑分布均勻和粒徑小的

8、納米tio2。尿素的分解產(chǎn)物 co2和nh3,在反應(yīng)或煅燒后均為氣體，易揮發(fā)，不會(huì)對(duì)產(chǎn)品的純度和質(zhì)量造成影響。生成沉淀劑nh3h2o在tioso4溶液中分布均勻、濃度低，使得沉淀物tio(oh)2均勻生成：tioso4+2nh3 - h2o= tio(oh)2 J +(nh4)2so4tio(oh)2 煅燒得到 tio2 :tio(oh)2= tio2+h2o存在的問題目前，以tioso4為原料制備納米tio2過程中存在的主要技術(shù)問題：在工藝技術(shù)上，tioso4的水解產(chǎn)物過濾、洗滌較為困難。除在工藝上加以改進(jìn)外，還可采用多孔陶瓷膜分離技術(shù)或隔膜壓濾機(jī)對(duì)溶液進(jìn)行洗滌過濾，國內(nèi)在這方面已有成熟的工業(yè)化經(jīng)驗(yàn)；將銳鈦型tio2完全轉(zhuǎn)化為金紅石型tio2時(shí)，必須在較高的溫度下通過長(zhǎng)時(shí)間的加熱，這必將導(dǎo)致粒子的團(tuán)聚或燒結(jié)，產(chǎn)品的分散性變差，影響產(chǎn)品的使用效果和應(yīng)用領(lǐng)域，均勻沉淀法可引入冷凍干燥、共沸蒸餾、超臨界干燥和表面處理等技術(shù)來減少顆粒之間的團(tuán)聚。目前就如何對(duì)納米粒子大小、形態(tài)進(jìn)行有效的控制，通過表面改性提高產(chǎn)品性能以及降低生產(chǎn)成本，減輕納米tio2產(chǎn)品的團(tuán)聚，提高其分散性將是今后研究發(fā)展方向。只要嚴(yán)格控制工藝條件，就可制得 粒徑小、粒度分布窄、分散性好的納米tio2。總之，納米tio2因其具有的特殊的物