用柠檬酸钙制取石膏晶须的方法转让专利
申请号 : CN200710134646.9
文献号 : CN101230483B
文献日 : 2010-06-09
发明人 : 朱伟长 , 郑翠红 , 闫勇 , 俞海云 , 檀杰 , 杨文燕 , 韩甲兴 , 刘柱
申请人 : 安徽工业大学
摘要 :
本发明提供一种用柠檬酸钙制取石膏晶须的方法，属于精细化工生产技术领域。本发明结合柠檬酸生产工艺，在柠檬酸钙酸解生成柠檬酸的同时制取石膏晶须。该方法主要内容是：在柠檬酸钙浆液加入硫酸后，搅拌均匀在高压釜中维持温度120-130℃反应10-50分钟，冷却后过滤；滤液用于结晶析出柠檬酸产品，滤料用水洗涤1-3次，滤干后在80-100℃干燥，得到石膏晶须，晶须长50-400微米，直径1-4微米，长径比40-160。本发明在大量柠檬酸存在的介质中水热法生成石膏晶须，反应条件宽松，晶须质量明显提高，并且大大降低了石膏晶须的生产成本。
权利要求 :
1.用柠檬酸钙制取石膏晶须的方法，其特征在于该方法具体步骤如下：
(1)取柠檬酸生产中加石灰浆后得到柠檬酸钙浆液，加入与钙等物质的量的30％-98％浓度的硫酸，通过补充水使二水合硫酸钙∶水的质量比为1∶2-8；
(2)将上述浆料搅拌均匀后装入高压釜中，升温到120-130℃，压力200-270kPa，并维持10-50分钟；
(3)以上反应结束后冷却、过滤，滤液为柠檬酸产品的母液，用于析出柠檬酸晶体，滤料用水洗涤1-3次，滤干后在80-100℃干燥，得到石膏晶须，该晶须长50-400微米，直径1-4微米，长径比40-160。
说明书 :
技术领域
本发明属于精细化工生产技术领域，具体涉及一种用柠檬酸钙制取石膏晶须的方法。
背景技术
晶须是指以单晶形式生长的形状类似短纤维、而径向尺寸远小于短纤维的须状单晶体，是一种一维优势发育的单晶，是目前已知强度最大的固体之一。晶须可广泛作为复合材料的增强和改性组分。
石膏晶须以极其优良的物化性能及相对低廉的造价吸引了工业界的重视。石膏晶须与其它短纤维相比，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强、毒性低等优点。
目前我国柠檬酸生产大多采用传统的钙盐沉淀-硫酸酸化工艺，其过程是淀粉质原料先在发酵罐中发酵，发酵液经过加热处理后，滤去菌体等残渣，在中和桶中加入CaCO3或石灰乳中和，使柠檬酸以钙盐形式沉淀下来。将柠檬酸钙转移到酸解槽中加入H2SO4溶液进行酸解，使柠檬酸游离出来，形成的硫酸钙沉淀被滤除。这些硫酸钙也被称为柠檬酸石膏，为大小不均的颗粒状晶体。由于柠檬酸石膏至今尚未得到合理的开发利用，一直成为工业固体废弃物之一。
石膏晶须以极其优良的物化性能及相对低廉的造价吸引了工业界的重视。石膏晶须与其它短纤维相比，具有耐高温、抗化学腐蚀、韧性好、强度高、易进行表面处理、与橡胶塑料等聚合物的亲和能力强、毒性低等优点。
目前我国柠檬酸生产大多采用传统的钙盐沉淀-硫酸酸化工艺，其过程是淀粉质原料先在发酵罐中发酵，发酵液经过加热处理后，滤去菌体等残渣，在中和桶中加入CaCO3或石灰乳中和，使柠檬酸以钙盐形式沉淀下来。将柠檬酸钙转移到酸解槽中加入H2SO4溶液进行酸解，使柠檬酸游离出来，形成的硫酸钙沉淀被滤除。这些硫酸钙也被称为柠檬酸石膏，为大小不均的颗粒状晶体。由于柠檬酸石膏至今尚未得到合理的开发利用，一直成为工业固体废弃物之一。
发明内容
本发明针对现有柠檬酸生产中柠檬酸石膏至今未得到合理的开发利用这一问题，对柠檬酸厂中柠檬酸钙酸解工艺进行改革，提供一种用柠檬酸钙制取石膏晶须的方法，以便直接生成石膏晶须。
本发明方法具体步骤如下：
1、取柠檬酸生产中加石灰浆后得到柠檬酸钙浆液，加入与钙等物质的量的30％-98％浓度的硫酸，通过补充水使二水合硫酸钙：水的质量比为1∶2-8。
2、将上述浆料搅拌均匀后装入高压釜中，升温到120-130℃，压力200-270kPa，并维持10-50分钟。
3、以上反应结束后冷却、过滤，滤液为柠檬酸产品的母液，用于析出柠檬酸晶体，滤料用水洗涤1-3次，滤干后在80-100℃干燥，得到石膏晶须，该晶须长50-400微米，直径1-4微米，长径比40-160。
本发明是将柠檬酸石膏水热法制备石膏晶须的方法组合到柠檬酸生产工艺中，大大降低了石膏晶须的生产成本。此外，本发明是在大量柠檬酸存在的介质中进行水热反应生成石膏晶须，反应条件宽松，晶须质量明显提高。
本发明方法具体步骤如下：
1、取柠檬酸生产中加石灰浆后得到柠檬酸钙浆液，加入与钙等物质的量的30％-98％浓度的硫酸，通过补充水使二水合硫酸钙：水的质量比为1∶2-8。
2、将上述浆料搅拌均匀后装入高压釜中，升温到120-130℃，压力200-270kPa，并维持10-50分钟。
3、以上反应结束后冷却、过滤，滤液为柠檬酸产品的母液，用于析出柠檬酸晶体，滤料用水洗涤1-3次，滤干后在80-100℃干燥，得到石膏晶须，该晶须长50-400微米，直径1-4微米，长径比40-160。
本发明是将柠檬酸石膏水热法制备石膏晶须的方法组合到柠檬酸生产工艺中，大大降低了石膏晶须的生产成本。此外，本发明是在大量柠檬酸存在的介质中进行水热反应生成石膏晶须，反应条件宽松，晶须质量明显提高。
具体实施方式
实施例1：含水量10％柠檬酸钙200g，加入浓度为30％硫酸(密度1.22克/毫升)290毫升，加水1000毫升，二水合硫酸钙与水的质量比为1∶8，搅拌均匀后加入高压釜中，升温到130℃，压力270kPa，并维持10分钟。反应结束后冷却，过滤，滤料用水洗涤一次，滤干后在80℃干燥，得到石膏晶须，晶须长100-400微米，直径1-3微米，长径比100-160。收集滤液进行理化分析，柠檬酸在水热反应中未发生分解，回收率大于95％。石膏晶须经XRD分析，其组成主要是二水石膏(CaSO4·2H2O)，伴有少量半水石膏(CaSO4·1/2H2O)。
实施例2：含水量50％柠檬酸钙200g，加入95％硫酸(密度1.83克/毫升)34毫升，加水100毫升，二水合硫酸钙与水的质量比为1∶2，搅拌均匀后加入高压釜中，升温到120℃，压力200kPa，并维持50分钟。反应结束后冷却，过滤，滤料用水洗涤三次，滤干后在100℃干燥，得到石膏晶须，晶须长50-200微米，直径2-4微米，长径比40-80。
实施例3：含水量50％柠檬酸钙200g，加入50％硫酸(密度1.4克/毫升)84毫升，加水350毫升，二水合硫酸钙与水的质量比为1∶5，搅拌均匀后加入高压釜中，升温到125℃，压力230kPa，并维持30分钟。反应结束后冷却，过滤，滤料用水洗涤二次，滤干后在90℃干燥，得到石膏晶须，晶须长100-300微米，直径1-4微米，长径比70-110。
实施例2：含水量50％柠檬酸钙200g，加入95％硫酸(密度1.83克/毫升)34毫升，加水100毫升，二水合硫酸钙与水的质量比为1∶2，搅拌均匀后加入高压釜中，升温到120℃，压力200kPa，并维持50分钟。反应结束后冷却，过滤，滤料用水洗涤三次，滤干后在100℃干燥，得到石膏晶须，晶须长50-200微米，直径2-4微米，长径比40-80。
实施例3：含水量50％柠檬酸钙200g，加入50％硫酸(密度1.4克/毫升)84毫升，加水350毫升，二水合硫酸钙与水的质量比为1∶5，搅拌均匀后加入高压釜中，升温到125℃，压力230kPa，并维持30分钟。反应结束后冷却，过滤，滤料用水洗涤二次，滤干后在90℃干燥，得到石膏晶须，晶须长100-300微米，直径1-4微米，长径比70-110。