способ получения оксида цинка

Формула изобретения

Способ получения оксида цинка, включающий окисление металлического цинка и термообработку, отличающийся тем, что осуществляют электрохимическое окисление металлического цинка в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 2-5 мас.%, при плотности переменного синусоидального тока промышленной частоты 1,0-2,0 А/см² и температуре 50-90С, термообработку проводят при 105-400С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения высокодисперсного оксида цинка, который может быть использован в качестве адсорбента, носителя катализаторов.

Известен способ получения оксида цинка, заключающийся в термическом разложении цинксодержащей соли, в качестве исходной соли используют монокарбоксилат цинка с числом атомов углерода 6-20 при 115-225^oС и остаточном давлении 1-10 мм рт. ст. При этом получают оксид цинка, характеризуемый недостаточно высокой степенью дисперсности 50-20 нм (авт. свид. СССР 874630, МКИ³ С 01 G 9/02, 1981, БИ 39).

Наиболее близким по технической сущности является способ получения оксида цинка из металлического цинка, заключающийся в окислении паров цинка воздухом при температуре 1300-1400^oС (Попандопуло Г.Д. Энерготехнологический синтез оксида цинка в автотермичной и циклонной печах. Автореферат дисс... к. т. н. 05.17.01, Новочеркасск, 2001, Библиотека Южно-Российского государственного технического университета, 16.01.2002).

Недостатком данного изобретения является недостаточно высокая удельная поверхность (15-21 м²/г) и низкая степень дисперсности (161-53 нм).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение качества продукта за счет уменьшения размера частиц.

Достигается это тем, что электрохимическое окисление металлического цинка в водном растворе хлорида натрия с концентрацией 2-5 мас.% осуществляют с помощью переменного синусоидального тока промышленной частоты (50 Гц) при плотности тока 1,0-2,0 А/см², при температуре 50-90^oС. Полученный таким образом порошок отмывают и подвергают термообработке 105-400^oС.

Интервал плотностей тока обуславливается тем, что при плотности тока ниже 1,0 А/см² скорость процесса низкая и выход продукта также низок; при плотности тока выше 2,0 А/см² происходит интенсивный разогрев электролита и его выкипание, то есть требуется дополнительное охлаждение ячейки.

При концентрации NaCl 3 мас.% скорость процесса имеет максимальное значение, при увеличении или уменьшении концентрации NaCl скорость процесса снижается.

Интервал температур обуславливается тем, что при температурах ниже 50^oС скорость процесса низкая, а при температуре выше 90^oС происходит сильный разогрев электролита и для поддержания температуры требуется интенсивный отвод избыточного тепла.

Пример 1. В электролизер заливают электролит - водный раствор хлорида натрия с концентрацией 3 мас.%. Туда же помещают цинковые электроды на глубину, соответствующую плотности тока 1,0 А/см². Через ячейку пропускают переменный синусоидальный ток промышленной частоты (50 Гц). Ячейку термостатируют при температуре 90^oС. По окончании процесса полученный порошок отмывают и подвергают термообработке в течение 3-х часов при температуре 105^oС. Размер частиц полученного оксида цинка составляет 8,21 нм, удельная поверхность 29,2 м²/г.

Пример 2. Процесс проводят аналогично примеру 1. Температура термообработки 400^oС, размер частиц 5,81 нм, удельная поверхность 21 м²/г.

Пример 3. Процесс проводят аналогично примеру 1 при плотности тока 1,5 А/см². Температура термообработки 105^oС, размер частиц 9,7 нм, удельная поверхность 20 м²/г.

Пример 4. Процесс проводят аналогично примеру 1 при плотности тока 2,0 А/см². Температура термообработки 105^oС, размер частиц 9,05 нм, удельная поверхность 25 м²/г.

Полученный по предлагаемому способу оксид цинка обладает высокой удельной поверхностью для прокаленных при различных температурах образцов. Достигается это проведением электросинтеза в условиях, максимально удаленных от состояния равновесия. Достичь таких условий позволяет применение переменного синусоидального тока промышленной частоты. Характеристики оксида цинка, полученного данным способом, приведены в таблице.