2024年5月8日发(作者：夹谷浩歌)

第９期　陈文娟，等：钛白粉水解工艺优化的研究　

钛白粉水解工艺优化的研究　

陈文娟　，徐伟箭２，戴建军。　

（１．湖南化工职业技术学院，湖南株洲４１２００４；２．湖南大学化学化工学院，　

湖南长沙４１００８２；３．中盐集团湖南株洲化工有限责任公司，湖南株洲４１２００４）　

摘要：对水解工艺从控制外加晶种的活性、温度、浓度、铁钛质量比、酸度及搅拌速度等指标进行优化，大大提高了水解质量。水解　

偏钛酸粒子的粒径更细，且粒度分布更优化了；水解率提高了，基本稳定在９５％左右；水解后偏钛酸物料的水洗效果也明显优于以　

前。　

关键词：钛白；水解；工艺优化；质量提高　

中图分类号：ＴＱ６２０．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１２）０９—００１１—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｄｉｏｘｉｄｅ　

ＣＨＥＮ　Ｗｅｎ—ｊｕａｎ　，ＸＵ　Ｗｅｉ—ｊｉａｎ　，ＤＡＩ　Ｊｉａｎ一　ｎ　

（１．Ｈｕｎａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００４，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４　１００８２，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｃｈｉｎａ　Ｓａｌｔ　Ｉｎｄｕｓｔ￣Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｂｙ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｄｅｘ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｌｕｓ　ｓｅｅｄ　ａｃｔｉｖｉｔｙ，　

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｃｉｄｉｔｙ，ｆｅｒｏｒｔｉｔａｎｉｕｍ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｙｔ，ｈａｖｅ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　

ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ．Ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ　ｍｅｔａｔｉｔａｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｆｉｎｅｒ，ａｎｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　

ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｒａｔｅ，ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｓｔａｂｌｅ　ａｔ　ａｒｏｕｎｄ　９５％；Ｔｈｅ　ｗａｓｈｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ　

ｍｅｔａｔｉｔａｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｅｒ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｄｉｏｘｉｄｅ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　

１前言　

加晶种水解工艺作为研究对象，进行工艺优化。　

水解是钛白生产的关键技术。浓钛液中的硫酸　

２优化方案　

氧钛高温下水解生成偏钛酸。对颜料级二氧化钛来　

２．１控制外加晶种的活性　

说，钛白粉成品质量在很大程度上取决于二氧化钛　

２．１．１雏晶晶粒大小的控制　

的粒子大小和粒度分布。然而水解偏钛酸的粒子大　

查阅文献资料可知，晶种雏晶粒度的大小一般　

小和粒度分布直接决定二氧化钛成品的粒子大小和　

为２—３ｎｍ，且一个雏晶晶粒大约由２４０—２６０个二　

粒度分布，且偏钛酸粒子的粒度及分布情况还会影　

氧化钛分子构成，其外形可近似看作球体，体积大约　

响水洗质量…。我们通过钛液水解工艺条件的优　为８ｎｍ　引。因此，控制晶种雏晶晶粒的粒径为２—　

化，控制晶种的活性、温度、浓度、铁钛比、酸度及搅　３ｒｉｍ，只有这样的晶种才可以在水解过程起到良好　

拌速度等指标，达到控制好水解产物粒子大小及粒　的晶核作用。　

度分布和水解率，从而得到颜料性能优良的钛白粉。　

２．１．２雏晶晶粒的均匀度的控制　

钛白水解常采用常压水解工艺，本论文将以常压外　

配制晶种试验中，应根据浓钛液Ｆ值来控制加　

收稿日期：２０１２—０８—２１　

作者简介：陈文娟（１９７４一），女，湖南茶陵人，硕士，副教授，工程师，现从事精细化工工艺、精细有机合成技术等专业课　

的教学工作，有丰富的企业实践工作经验，在国内外期刊发表文章近２０篇。　

・

ｌ２・　

山东化工　

ＳＨＡＮＤＯＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１２年第４ｌ卷　

碱量，Ｆ值越高，加碱量应越多，以达到形成均匀的　

雏晶晶粒的目的。　

成物Ｈ　ｓＯ　的浓度越高，生成的偏钛酸粒度变细，　

但对正反应有抑制作用。　

实验过程中，酸度的控制是通过控制Ｆ值实现　

的，将Ｆ值控制在１．７５～１．９５之间为最好。此时所　

得偏钛酸粒子粒度均匀适中，水解进行的也比较彻　

底。水解率一般在９４．３％一９７．２％之间，平均为　

９５．５％，所得产品颜料性能也很好。　

２．１．３形成雏晶的ＴｉＯ　占晶种溶胶中总ＴｉＯ：的　

质量百分比浓度的控制　

之前，在配制晶种的过程中，这个百分比浓度基　

本无法测定，只能通过控制检测反应后期的稳定性　

来加以控制，在实际生产过程中只有定性的指导，并　

没有具体的数据证明。通过试验摸索，控制形成雏　

２．６控制总离子浓度　

晶的ＴｉＯ　占晶种溶胶中总ＴｉＯ：的百分比浓度为　

７％～８％进行水解，可得到活性优良的晶种。　

２．２控制温度　

水解反应是吸热反应，升高温度能促进水解反　

应的进行，得到高水解率。钛液水解可分为三阶段，　

即：前期、诱导期、后期。水解前期，钛液在９０￣Ｃ时　

开始微弱的反应；诱导期，钛液继续升温到１００￣Ｃ　

时，反应显著加快，随着时间的延长，水解产生的偏　

钛酸粒子的粒径逐渐增大；水解后期，在沸腾温度　

（１１２—１１４￣Ｃ）下，水解率缓慢增加，偏钛酸粒径没　

多大变化。因此，水解升温过程应尽量缩短水解温　

度处于９０—１００℃这个时间段，这段时间最好控制　

在３０ｍｉｎ内，应尽快用蒸气升温使水解物料达到　

１１２一ｌｌ４℃的温度（沸点温度）进行水解。　

２．３控制晶种加人后水解起始时钛液中的总钛浓　

度　

水解初始时，溶液中的游离酸浓度很低，水解速　

度快，对控制产品粒径是不利的。实验中，浓度的控　

制是分步进行的，首先，控制水解起始时钛液中的总　

钛浓度为２００ｇ／Ｌ左右，经过水解前期和诱导期约　

０．５ｈ的偏钛酸粒子成长期后，再将其温度升到沸　

点，沸腾３Ｏ一４０ｍｉｎ后，即以１５０ｍｌＭｍｉｎ的速度往　

水解罐中加入稀释水，以保证水解速度以基本稳定　

的速度进行，并使总钛浓度调整到１６０ｇ／Ｌ左右。　

２．４控制浓钛液铁钛质量比　

浓钛液铁钛质量比主要影响水解偏钛酸粒子的　

粒度分布，实验中将浓钛液铁钛质量比控制在０．３６　

—

０．４０，可得到适宜的粒度分布。　

２．５控制酸度　

根据钛液水解的反应原理可知，水解反应后有　

Ｈ：ＳＯ　生成，因此，酸度越低，越有利于水解向正反　

应方向进行，但过低则会使钛液稳定性下降，水解时　

生成的偏钛酸粒度粗且不规则，相反，酸度越大，生　

由文献资料可知，水解钛液的总离子浓度越高，　

所得偏钛酸粒子越细，总离子浓度越低，所得偏钛酸　

粒子越粗　］。虽然它们影响粒子粗细的机理不同，　

但结果却是一致的。因此，实验中，应根据总离子浓　

度的高低来适当调整水解时总钛的起始浓度，以更　

好地保证水解质量。　

２．７控制搅拌强度　

从钛液常压水解的整个过程来分析，不同时期　

对搅拌强度的要求是不一样的，以下将分别进行讨　

论。　

２．７．１钛液预热时的搅拌强度的控制　

钛液预热一般采用间接加热，因此需要良好的搅　

拌，以提高传热效率，避免钛液局部过热而发生早解现　

象。实验过程中，将搅拌转速控制在３０￣４０ｒ／ｍｉｎ。　

２．７．２钛液水解时的搅拌强度的控制　

实验摸索证明，在水解反应的前期搅拌强度可　

适当大点，一般控制在１５～２０ｒ／ｒａｉｎ；在水解诱导期，　

应停止搅拌、停止加热，使偏钛酸粒子在比较温和均　

匀的情况下成长；水解后期，偏钛酸粒径没多大变　

化，此时可开启搅拌并温和加热，搅拌速度一般控制　

在８—１５ｒ／ｍｉｎ，加热也只要保持水解钛液沸点温度　

不下降即可。　

３结果与讨论　

３．１　水解偏钛酸粒子的粒度及粒度分布　

工艺优化后，取水解偏钛酸试样用粒度分析仪　

器测其粒度分布情况如表１。　

由表ｌ可知，优化工艺后，水解偏钛酸粒子的　

粒径大于１　ｍ的粗颗粒含量由原来的２６．６％降到　

５．９％，大颗粒含量明显减少，而偏钛酸粒子的粒径　

小于０．５ｌａ￣－ｎ的细颗粒的含量由原来的５２．１％提高　

到７０．４％，小颗粒含量明显增加。实验结果表明，　

偏钛酸粒子的粒径大小及粒度分布主要与温度、外　

加晶种的活性、总钛浓度和总离子浓度、铁钛质量比　

第９期　陈文娟，等：钛白粉水解工艺优化的研究　・１３・　

及搅拌速度等因素紧密相关，优化工艺后，尽量缩短　

了水解前期及诱导期的时间，避免了偏钛酸粒子的　

过于聚集导致粒径增长，使水解偏钛酸粒子的粒径　

越小；通过控制外加晶种雏晶晶粒的均匀度和合适　

的铁钛质量比使水解偏钛酸粒子的粒径分布更优　

化；通过控制水解钛液的总钛浓度由起始２００ｇ／Ｌ后　

期加水稀释到１６０ｇ／Ｌ，使水解偏钛酸粒子越细；通　

过不同时期控制不同的搅拌速度有效控制了偏钛酸　

粒子的生长速度，使水解偏钛酸粒子越细。因此，工　

艺优化后，水解偏钛酸颗粒越细，粒度分布越优化。　

表１　水解偏钛酸粒度分布情况　

由表２可知，工艺优化后水解率提高了，基本　

稳定在９５％左右。根据水解反应原理可知，水解反　

应为吸热反应且反应后有Ｈ　ｓＯ　生成，因此温度和　

钛液酸度是影响水解率最关键的因素，升温有利于　

提高水解率，控制钛液酸度较低也有利于提高水解　

率。实验结果表明，控制温度在沸腾温度（１１２～　

水解率高；将Ｆ值控制在１．７５—１．９５之间有利于水　

解反应向正向进行，也可得到高水解率。　

３．３水洗效果　

工艺优化后，在保证水洗其它条件相同的情况　

下，跟踪测定了ｌＯ批水解后偏钛酸物料水洗效果统　

计如表３～表５。　

１１４℃）下水解，并保证水解时间使水解反应完全，　

表３优化前后水洗上片时间对比情况　

样品编号　

优化后水洗总时间／ｈ　

优化前水洗总时间／ｈ　

１　

８．３　

２　

７．８　

３　

８．０　

４　５　６　７　８　９　１０　

８．２　

平均值　

８．Ｏ　

１２．０　

（下转第１９页）　

第９期　李　阳：一种阳离子型上光护理乳液的配方研究　・ｌ９・　

使用效果最优为１最差为５。整体使用效果配　

方５样品为最优，其次为进口产品，第三为配方６样　

品，两个国内产品较差。　

３结论　

总之，采用阳离子一非离子乳化剂体系的上光　

护理乳液产品性能优异，成本低廉，适用性强，具有　

良好的实际应用价值。　

参考文献　

［１］肖子英，萧明．中国化妆品工业［Ｊ］．日用化学品科学，　

２００２，２５（２）－９—１１．　

（１）尽管经亲水一亲油平衡法理论计算可以设　

计出多种阳离子一非离子乳化剂体系上光护理乳液　

产品配方，但是经实验筛选，只有以双十八烷基二甲　

基氯化铵为阳离子乳化剂，配合ＴＯ　６（异构Ｃ１３脂　

肪醇醚（６））和ＴＯ　７（异构Ｃ１３脂肪醇醚（７））组成　

［２］肖进新，赵振国．表面活性剂应用原理［Ｍ］．北京：化学　

工业出版社，２００３：１９９—２０５．　

的乳化剂组合在适当的用量下才能制得稳定的，使　

用效果优良的上光护理乳液产品。　

（２）最优配方的阳离子上光护理乳液使用时一　

经擦拭立即破乳，同时具备了优异的上光、清洗、抗　

尘、防水效果和爽滑的手感，完全可以和进口产品相　

媲美。　

（３）最优配方的阳离子上光护理乳液形成的　

Ｗ／Ｏ乳液以１７％的油相稳定包覆了８３％的水，大　

大降低了产品成本，同时制成气雾剂后经受了冻融　

稳定性实验，证明该配方可以在气雾剂产品中加以　

应用。　

【３］裘炳毅．化妆品化学与工艺技术大全（上）［Ｍ］．北京：　

中国轻工业出版社，１９９７：１１６—１２３．　

［４］王学川，任龙芳，强涛涛．表面活性剂及其在化妆品中的　

应用［Ｊ］．日用化学品科学，２００６，２９（５）：１７—２０．　

［５］郦伟章．乳液［Ｊ］．日用化学品科学，２００１，２４（２）：４５—　

４８．　

［６］吴自强，曹红军．阴一阳离子表面活性剂复配体系的研　

究［Ｊ］．上海涂料，２００４，４２（３）：１Ｏ一１２．　

（本文文献格式：李

ｌ９．）　

阳．一种阳离子型上光护理乳　

液的配方研究［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１７一　

（上接第１３页）　

由表３一表５可知，工艺优化后水洗上片时间　

缩短了，由原来的平均９０ｒａｉｎ减少到４０ｍｉｎ左右，水　

洗总时间由原来的平均１２ｈ缩短到８ｈ，水洗后偏钛　

度、酸度、搅拌速度等因素实现；　

（２）水解技术在钛白生产中占核心地位，但其　

影响因素多，影响机理错综复杂，且操作控制较难，　

其生产工艺条件应持续进行试验探索，不断优化。　

酸的铁含量也由原来的平均质量百分比浓度０．　

参考文献　

［１］唐振宁．钛白粉的生产与环境治理［Ｍ］．北京：化学工业　

出版社，２０００：７２—７６．　

０１５％下降到０．００７５％，总水洗效果大大优于以前。　

实验表明，水解质量是影响水洗上片时间的关键因　

素之一，水解偏钛酸的粒度及分布直接影响滤饼的　

孔隙大小及孔隙率，从而影响水洗过滤速度。由于　

工艺优化后，水解偏钛酸物料的粒子越细及粒度分　

布更优化使得总水洗效果有明显提高。　

４　小结　

［２］马晓鸥．钛白水解工艺条件的优化［Ｊ］．涂料工业，１９９０，　

（４）：２１—２４．　

［３］李娟．硫酸法钛白生产中水解工艺的优化及其对成品质　

量的影响［Ｊ］．钛工业进展，２００３，２１（３）：４０—４３．　

（１）水解质量的优化可以通过优化控制外加晶　

种的活性、温度、铁钛质量比、总钛浓度和总离子浓　

（本文文献格式：陈文娟，徐伟箭，戴建军．钛白粉水　

解工艺优化的研究［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１１　

一

ｌ３，１９．）　

（上接第１６页）　

［４］张春梅，孔祥玲，王宗勇，等．ＳＭＶ静态混合器内气液　

参考文献　

［１］刘宗健，蔡哗．酯交换法合成碳酸二甲酯研究进展　

［Ｊ］．浙江化工，１９９９，３０（２）：１８—２１．　

两相流压降的研究［Ｊ］．当代化工，２０１１，４０（５）：４９０　

—

４９４．　

［５］贾彦雷．碳酸二甲酯与甲醇分离的模拟研究［Ｊ］．青岛　

科技大学学报（自然科学版），２０１１，３２（１）：５—１１．　

［２］王道银，庄斌，王春玲．碳酸二甲酯联产丙二醇生产装　

置主要危险因素分析［Ｊ］．安徽化工，２０１１，３７（４）：７３　

—

７５．　

（本文文献格式：吴元峰．丙二醇和碳酸二甲酯联产　

［３］王翔，刘定华，刘晓勤．酯交换法合成碳酸二甲酯催化　

剂及反应机理的研究进展［Ｊ］．石油化工，２００９，３８　

（１２）：１３４６—１３５２．　

连续生产新工艺［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１４一　

ｌ６，１９．）　

2024年5月8日发(作者：夹谷浩歌)

第９期　陈文娟，等：钛白粉水解工艺优化的研究　

钛白粉水解工艺优化的研究　

陈文娟　，徐伟箭２，戴建军。　

（１．湖南化工职业技术学院，湖南株洲４１２００４；２．湖南大学化学化工学院，　

湖南长沙４１００８２；３．中盐集团湖南株洲化工有限责任公司，湖南株洲４１２００４）　

摘要：对水解工艺从控制外加晶种的活性、温度、浓度、铁钛质量比、酸度及搅拌速度等指标进行优化，大大提高了水解质量。水解　

偏钛酸粒子的粒径更细，且粒度分布更优化了；水解率提高了，基本稳定在９５％左右；水解后偏钛酸物料的水洗效果也明显优于以　

前。　

关键词：钛白；水解；工艺优化；质量提高　

中图分类号：ＴＱ６２０．６　文献标识码：Ａ　文章编号：１００８—０２１Ｘ（２０１２）０９—００１１—０３　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｉｔａｎｉｕｍ　Ｄｉｏｘｉｄｅ　

ＣＨＥＮ　Ｗｅｎ—ｊｕａｎ　，ＸＵ　Ｗｅｉ—ｊｉａｎ　，ＤＡＩ　Ｊｉａｎ一　ｎ　

（１．Ｈｕｎａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖｏｃａｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００４，Ｃｈｉｎａ；　

２．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈｕｎａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４　１００８２，Ｃｈｉｎａ；　

３．Ｃｈｉｎａ　Ｓａｌｔ　Ｉｎｄｕｓｔ￣Ｇｒｏｕｐ　ｏｆ　Ｈｕｎａｎ　Ｚｈｕｚｈｏｕ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｚｈｕｚｈｏｕ　４１２００４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｂｙ　ｏｐｔｉｍｉｚｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｉｎｄｅｘ　ｆｒｏｍ　ｃｏｎｔｒｏｌｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｌｕｓ　ｓｅｅｄ　ａｃｔｉｖｉｔｙ，　

ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｃｉｄｉｔｙ，ｆｅｒｏｒｔｉｔａｎｉｕｍ　ｒａｔｉｏ　ａｎｄ　ｓｔｉｒｒｉｎｇ　ｖｅｌｏｃｉｙｔ，ｈａｖｅ　ｇｒｅａｔｌｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｈｅ　

ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ．Ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ　ｍｅｔａｔｉｔａｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｂｅｃｏｍｅｓ　ｆｉｎｅｒ，ａｎｄ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｓｉｚｅ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ　

ｉｓ　ｍｏｒｅ　ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ　ｒａｔｅ，ｂａｓｉｃａｌｌｙ　ｓｔａｂｌｅ　ａｔ　ａｒｏｕｎｄ　９５％；Ｔｈｅ　ｗａｓｈｉｎｇ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｈｙｄｒｏｌｙｚｅｄ　

ｍｅｔａｔｉｔａｎｉｃ　ａｃｉｄ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ｉｓ　ｓｕｐｅｒｉｏｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｏｒｍｅｒ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｔｉｔａｎｉｕｍ　ｄｉｏｘｉｄｅ；ｈｙｄｒｏｌｙｓｉｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｑｕａｌｉｔｙ　ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ　

１前言　

加晶种水解工艺作为研究对象，进行工艺优化。　

水解是钛白生产的关键技术。浓钛液中的硫酸　

２优化方案　

氧钛高温下水解生成偏钛酸。对颜料级二氧化钛来　

２．１控制外加晶种的活性　

说，钛白粉成品质量在很大程度上取决于二氧化钛　

２．１．１雏晶晶粒大小的控制　

的粒子大小和粒度分布。然而水解偏钛酸的粒子大　

查阅文献资料可知，晶种雏晶粒度的大小一般　

小和粒度分布直接决定二氧化钛成品的粒子大小和　

为２—３ｎｍ，且一个雏晶晶粒大约由２４０—２６０个二　

粒度分布，且偏钛酸粒子的粒度及分布情况还会影　

氧化钛分子构成，其外形可近似看作球体，体积大约　

响水洗质量…。我们通过钛液水解工艺条件的优　为８ｎｍ　引。因此，控制晶种雏晶晶粒的粒径为２—　

化，控制晶种的活性、温度、浓度、铁钛比、酸度及搅　３ｒｉｍ，只有这样的晶种才可以在水解过程起到良好　

拌速度等指标，达到控制好水解产物粒子大小及粒　的晶核作用。　

度分布和水解率，从而得到颜料性能优良的钛白粉。　

２．１．２雏晶晶粒的均匀度的控制　

钛白水解常采用常压水解工艺，本论文将以常压外　

配制晶种试验中，应根据浓钛液Ｆ值来控制加　

收稿日期：２０１２—０８—２１　

作者简介：陈文娟（１９７４一），女，湖南茶陵人，硕士，副教授，工程师，现从事精细化工工艺、精细有机合成技术等专业课　

的教学工作，有丰富的企业实践工作经验，在国内外期刊发表文章近２０篇。　

・

ｌ２・　

山东化工　

ＳＨＡＮＤＯＮＧ　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１２年第４ｌ卷　

碱量，Ｆ值越高，加碱量应越多，以达到形成均匀的　

雏晶晶粒的目的。　

成物Ｈ　ｓＯ　的浓度越高，生成的偏钛酸粒度变细，　

但对正反应有抑制作用。　

实验过程中，酸度的控制是通过控制Ｆ值实现　

的，将Ｆ值控制在１．７５～１．９５之间为最好。此时所　

得偏钛酸粒子粒度均匀适中，水解进行的也比较彻　

底。水解率一般在９４．３％一９７．２％之间，平均为　

９５．５％，所得产品颜料性能也很好。　

２．１．３形成雏晶的ＴｉＯ　占晶种溶胶中总ＴｉＯ：的　

质量百分比浓度的控制　

之前，在配制晶种的过程中，这个百分比浓度基　

本无法测定，只能通过控制检测反应后期的稳定性　

来加以控制，在实际生产过程中只有定性的指导，并　

没有具体的数据证明。通过试验摸索，控制形成雏　

２．６控制总离子浓度　

晶的ＴｉＯ　占晶种溶胶中总ＴｉＯ：的百分比浓度为　

７％～８％进行水解，可得到活性优良的晶种。　

２．２控制温度　

水解反应是吸热反应，升高温度能促进水解反　

应的进行，得到高水解率。钛液水解可分为三阶段，　

即：前期、诱导期、后期。水解前期，钛液在９０￣Ｃ时　

开始微弱的反应；诱导期，钛液继续升温到１００￣Ｃ　

时，反应显著加快，随着时间的延长，水解产生的偏　

钛酸粒子的粒径逐渐增大；水解后期，在沸腾温度　

（１１２—１１４￣Ｃ）下，水解率缓慢增加，偏钛酸粒径没　

多大变化。因此，水解升温过程应尽量缩短水解温　

度处于９０—１００℃这个时间段，这段时间最好控制　

在３０ｍｉｎ内，应尽快用蒸气升温使水解物料达到　

１１２一ｌｌ４℃的温度（沸点温度）进行水解。　

２．３控制晶种加人后水解起始时钛液中的总钛浓　

度　

水解初始时，溶液中的游离酸浓度很低，水解速　

度快，对控制产品粒径是不利的。实验中，浓度的控　

制是分步进行的，首先，控制水解起始时钛液中的总　

钛浓度为２００ｇ／Ｌ左右，经过水解前期和诱导期约　

０．５ｈ的偏钛酸粒子成长期后，再将其温度升到沸　

点，沸腾３Ｏ一４０ｍｉｎ后，即以１５０ｍｌＭｍｉｎ的速度往　

水解罐中加入稀释水，以保证水解速度以基本稳定　

的速度进行，并使总钛浓度调整到１６０ｇ／Ｌ左右。　

２．４控制浓钛液铁钛质量比　

浓钛液铁钛质量比主要影响水解偏钛酸粒子的　

粒度分布，实验中将浓钛液铁钛质量比控制在０．３６　

—

０．４０，可得到适宜的粒度分布。　

２．５控制酸度　

根据钛液水解的反应原理可知，水解反应后有　

Ｈ：ＳＯ　生成，因此，酸度越低，越有利于水解向正反　

应方向进行，但过低则会使钛液稳定性下降，水解时　

生成的偏钛酸粒度粗且不规则，相反，酸度越大，生　

由文献资料可知，水解钛液的总离子浓度越高，　

所得偏钛酸粒子越细，总离子浓度越低，所得偏钛酸　

粒子越粗　］。虽然它们影响粒子粗细的机理不同，　

但结果却是一致的。因此，实验中，应根据总离子浓　

度的高低来适当调整水解时总钛的起始浓度，以更　

好地保证水解质量。　

２．７控制搅拌强度　

从钛液常压水解的整个过程来分析，不同时期　

对搅拌强度的要求是不一样的，以下将分别进行讨　

论。　

２．７．１钛液预热时的搅拌强度的控制　

钛液预热一般采用间接加热，因此需要良好的搅　

拌，以提高传热效率，避免钛液局部过热而发生早解现　

象。实验过程中，将搅拌转速控制在３０￣４０ｒ／ｍｉｎ。　

２．７．２钛液水解时的搅拌强度的控制　

实验摸索证明，在水解反应的前期搅拌强度可　

适当大点，一般控制在１５～２０ｒ／ｒａｉｎ；在水解诱导期，　

应停止搅拌、停止加热，使偏钛酸粒子在比较温和均　

匀的情况下成长；水解后期，偏钛酸粒径没多大变　

化，此时可开启搅拌并温和加热，搅拌速度一般控制　

在８—１５ｒ／ｍｉｎ，加热也只要保持水解钛液沸点温度　

不下降即可。　

３结果与讨论　

３．１　水解偏钛酸粒子的粒度及粒度分布　

工艺优化后，取水解偏钛酸试样用粒度分析仪　

器测其粒度分布情况如表１。　

由表ｌ可知，优化工艺后，水解偏钛酸粒子的　

粒径大于１　ｍ的粗颗粒含量由原来的２６．６％降到　

５．９％，大颗粒含量明显减少，而偏钛酸粒子的粒径　

小于０．５ｌａ￣－ｎ的细颗粒的含量由原来的５２．１％提高　

到７０．４％，小颗粒含量明显增加。实验结果表明，　

偏钛酸粒子的粒径大小及粒度分布主要与温度、外　

加晶种的活性、总钛浓度和总离子浓度、铁钛质量比　

第９期　陈文娟，等：钛白粉水解工艺优化的研究　・１３・　

及搅拌速度等因素紧密相关，优化工艺后，尽量缩短　

了水解前期及诱导期的时间，避免了偏钛酸粒子的　

过于聚集导致粒径增长，使水解偏钛酸粒子的粒径　

越小；通过控制外加晶种雏晶晶粒的均匀度和合适　

的铁钛质量比使水解偏钛酸粒子的粒径分布更优　

化；通过控制水解钛液的总钛浓度由起始２００ｇ／Ｌ后　

期加水稀释到１６０ｇ／Ｌ，使水解偏钛酸粒子越细；通　

过不同时期控制不同的搅拌速度有效控制了偏钛酸　

粒子的生长速度，使水解偏钛酸粒子越细。因此，工　

艺优化后，水解偏钛酸颗粒越细，粒度分布越优化。　

表１　水解偏钛酸粒度分布情况　

由表２可知，工艺优化后水解率提高了，基本　

稳定在９５％左右。根据水解反应原理可知，水解反　

应为吸热反应且反应后有Ｈ　ｓＯ　生成，因此温度和　

钛液酸度是影响水解率最关键的因素，升温有利于　

提高水解率，控制钛液酸度较低也有利于提高水解　

率。实验结果表明，控制温度在沸腾温度（１１２～　

水解率高；将Ｆ值控制在１．７５—１．９５之间有利于水　

解反应向正向进行，也可得到高水解率。　

３．３水洗效果　

工艺优化后，在保证水洗其它条件相同的情况　

下，跟踪测定了ｌＯ批水解后偏钛酸物料水洗效果统　

计如表３～表５。　

１１４℃）下水解，并保证水解时间使水解反应完全，　

表３优化前后水洗上片时间对比情况　

样品编号　

优化后水洗总时间／ｈ　

优化前水洗总时间／ｈ　

１　

８．３　

２　

７．８　

３　

８．０　

４　５　６　７　８　９　１０　

８．２　

平均值　

８．Ｏ　

１２．０　

（下转第１９页）　

第９期　李　阳：一种阳离子型上光护理乳液的配方研究　・ｌ９・　

使用效果最优为１最差为５。整体使用效果配　

方５样品为最优，其次为进口产品，第三为配方６样　

品，两个国内产品较差。　

３结论　

总之，采用阳离子一非离子乳化剂体系的上光　

护理乳液产品性能优异，成本低廉，适用性强，具有　

良好的实际应用价值。　

参考文献　

［１］肖子英，萧明．中国化妆品工业［Ｊ］．日用化学品科学，　

２００２，２５（２）－９—１１．　

（１）尽管经亲水一亲油平衡法理论计算可以设　

计出多种阳离子一非离子乳化剂体系上光护理乳液　

产品配方，但是经实验筛选，只有以双十八烷基二甲　

基氯化铵为阳离子乳化剂，配合ＴＯ　６（异构Ｃ１３脂　

肪醇醚（６））和ＴＯ　７（异构Ｃ１３脂肪醇醚（７））组成　

［２］肖进新，赵振国．表面活性剂应用原理［Ｍ］．北京：化学　

工业出版社，２００３：１９９—２０５．　

的乳化剂组合在适当的用量下才能制得稳定的，使　

用效果优良的上光护理乳液产品。　

（２）最优配方的阳离子上光护理乳液使用时一　

经擦拭立即破乳，同时具备了优异的上光、清洗、抗　

尘、防水效果和爽滑的手感，完全可以和进口产品相　

媲美。　

（３）最优配方的阳离子上光护理乳液形成的　

Ｗ／Ｏ乳液以１７％的油相稳定包覆了８３％的水，大　

大降低了产品成本，同时制成气雾剂后经受了冻融　

稳定性实验，证明该配方可以在气雾剂产品中加以　

应用。　

【３］裘炳毅．化妆品化学与工艺技术大全（上）［Ｍ］．北京：　

中国轻工业出版社，１９９７：１１６—１２３．　

［４］王学川，任龙芳，强涛涛．表面活性剂及其在化妆品中的　

应用［Ｊ］．日用化学品科学，２００６，２９（５）：１７—２０．　

［５］郦伟章．乳液［Ｊ］．日用化学品科学，２００１，２４（２）：４５—　

４８．　

［６］吴自强，曹红军．阴一阳离子表面活性剂复配体系的研　

究［Ｊ］．上海涂料，２００４，４２（３）：１Ｏ一１２．　

（本文文献格式：李

ｌ９．）　

阳．一种阳离子型上光护理乳　

液的配方研究［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１７一　

（上接第１３页）　

由表３一表５可知，工艺优化后水洗上片时间　

缩短了，由原来的平均９０ｒａｉｎ减少到４０ｍｉｎ左右，水　

洗总时间由原来的平均１２ｈ缩短到８ｈ，水洗后偏钛　

度、酸度、搅拌速度等因素实现；　

（２）水解技术在钛白生产中占核心地位，但其　

影响因素多，影响机理错综复杂，且操作控制较难，　

其生产工艺条件应持续进行试验探索，不断优化。　

酸的铁含量也由原来的平均质量百分比浓度０．　

参考文献　

［１］唐振宁．钛白粉的生产与环境治理［Ｍ］．北京：化学工业　

出版社，２０００：７２—７６．　

０１５％下降到０．００７５％，总水洗效果大大优于以前。　

实验表明，水解质量是影响水洗上片时间的关键因　

素之一，水解偏钛酸的粒度及分布直接影响滤饼的　

孔隙大小及孔隙率，从而影响水洗过滤速度。由于　

工艺优化后，水解偏钛酸物料的粒子越细及粒度分　

布更优化使得总水洗效果有明显提高。　

４　小结　

［２］马晓鸥．钛白水解工艺条件的优化［Ｊ］．涂料工业，１９９０，　

（４）：２１—２４．　

［３］李娟．硫酸法钛白生产中水解工艺的优化及其对成品质　

量的影响［Ｊ］．钛工业进展，２００３，２１（３）：４０—４３．　

（１）水解质量的优化可以通过优化控制外加晶　

种的活性、温度、铁钛质量比、总钛浓度和总离子浓　

（本文文献格式：陈文娟，徐伟箭，戴建军．钛白粉水　

解工艺优化的研究［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１１　

一

ｌ３，１９．）　

（上接第１６页）　

［４］张春梅，孔祥玲，王宗勇，等．ＳＭＶ静态混合器内气液　

参考文献　

［１］刘宗健，蔡哗．酯交换法合成碳酸二甲酯研究进展　

［Ｊ］．浙江化工，１９９９，３０（２）：１８—２１．　

两相流压降的研究［Ｊ］．当代化工，２０１１，４０（５）：４９０　

—

４９４．　

［５］贾彦雷．碳酸二甲酯与甲醇分离的模拟研究［Ｊ］．青岛　

科技大学学报（自然科学版），２０１１，３２（１）：５—１１．　

［２］王道银，庄斌，王春玲．碳酸二甲酯联产丙二醇生产装　

置主要危险因素分析［Ｊ］．安徽化工，２０１１，３７（４）：７３　

—

７５．　

（本文文献格式：吴元峰．丙二醇和碳酸二甲酯联产　

［３］王翔，刘定华，刘晓勤．酯交换法合成碳酸二甲酯催化　

剂及反应机理的研究进展［Ｊ］．石油化工，２００９，３８　

（１２）：１３４６—１３５２．　

连续生产新工艺［Ｊ］．山东化工，２０１２，４１（９）：１４一　

ｌ６，１９．）