第10卷增刊1 2010年4月
过程工程学报
The Chinese Jourmal of Process Engineering
膜分散微反应器制备纳米ZnO颗粒
施珞，王玉军，骆广生
(清华大学化工系化学工程联合国家重点实验室，北京100084)
VoL.10 Suppl. No.1
Apr.2010
摘要：膜分散微反应器利用微孔膜作为分散介质，分散相在压力作用下通过膜孔均匀勾分布在连续相中，由于混合尺度很小，可以达到毫秒级快速均匀混合，非常适合于快反应的纳米颗粒制备工艺。以碳酸钠和硫酸锌的水溶液为原料，在膜分散微反应器内直接沉淀反应，制备了纳米碱式碳酸锌颗粒，再通过焙烧得到纳米氧化锌颗粒，研究了焙烧温度、反应物浓度、两相流量等因素对颗粒粒径的影响规律，使用XRD、TEM、N，吸附脱附等手段对样品进行了表征.利用这种方法制备纳米颗粒的过程能耗低，易于控制，可进行连续操作，后处理过程也较简便，
关键词：膜分散；氧化锌；纳米材料中图分类号：TQ174.1
文献标识码：A
前言 1
文章编号：1009-606X(2010)S1-0001-06
躯体，前躯体焙烧得到纳米氧化锌，这种均匀沉淀工艺原料较贵且需要升温，能耗较高，因此，开发新型的纳
纳米ZnO材料与普通ZnO材料相比，显示出诸多特殊性能"]，如压电性、荧光性、吸收和散射紫外线能力等，广泛应用于压电材料、气体传感器、高效催化吸附剂、荧光体(3)等领域。纳米氧化锌在吸附脱硫方面表现出了很好的性能，邵纯红等4}以尿素和硝酸锌为原料，采用均勾沉淀法制备了粒径为20nm左右的氧化锌赖粒，并进行了常温脱除H,S气体的试验，实验结果表明，纳米氧化锌的脱硫容量是微米级氧化锌的40倍.杨永兴等[3]制备的负载有Ni的ZnO催化剂对260"溶剂油中有机硫化物的脱除率最高可达99.0%.由于纳米氧化锌一系列的优异性和十分诱人的应用前景，因此研发纳米氧化锌已成为许多科技人员关注的焦点间
制备纳米ZnO的方法很多，常见的合成方法有固相法、液相法和气相法[7]，其中，液相法制备纳米氧化锌的关键是高的过饱和度和均匀分散混合。由于缺少高效率的混合设备，工业上制备纳米氧化锌以硝酸锌和尿素为原料，将硝酸锌溶液升温到80℃以上，加入尿素，尿素缓慢分解出NHs，与硝酸锌反应生成碱式碳酸锌前
Constant-flux pugnp
Dispersed phase
Mesbrane dispersiot
Peristaltie pumg sehtion
min-reacto
米氧化锌制备工艺和设备是非常有意义的工作，膜分散微反应器非常适合于制备快速沉淀反应的纳米颗粒，这种高效混合设备对液滴进行了微米尺度的分布，可以在毫秒级内实现快速均勾的混合[8]，陈桂光等19利用膜分散微反应器可制备出粒度在10nm到几十nm之间的硫酸钡超细颗粒.Wang等[10)以二氧化碳和Ca(OH)2的悬浮液为原料，在膜分散微结构反应器内通过强化两相混合，制备得到了粒径在34.3nm左右的碳酸钙颗粒。同时利用这种方法制备纳米颗粒的过程易放大，能耗低，可进行连续操作，易于实现工业化生产
本工作开展了以硫酸锌和族酸钠为原科，利用膜分散微反应器直接沉淀制备纳米ZnO的实验研究，分析各因素对于晶粒粒径的影响规律，
2
实验
实验装置如图1所示，分散相和连续相在泵的压力
下通过膜反应器，分散相水溶液在压力作用下通过膜，分散为小液团，溶入到连续相水溶液中并发生化学反应
Ertrance of
dspersed phase Mentrane pore
Eitrance or contfinuous phase
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图1膜反应器实验装置及膜分散原理
Uppercomponent Dispersed nenbrane Geske
Under component E
Fig.1 Experimental equipment of membrane reactor and the principle of membrane dispersion
收稿日期：2009-08-02，修回日期：2009-12-13
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作者第介：施路(1986-)，女，北京市人，硕士研究生，化学工程专业：王玉军，通讯联系人，E-mail:wangyujun@mail.tsinghua.odu.cn 万方数据