均一粒径BaSO4微球的合成及产率

摘要：以BaCl2、Na2SO4为原料，乙二胺四乙酸二钠（EDTA×2Na）为络合剂，采用络合法合成了均一粒径的BaSO4微球，并利用XRD、FTIR、XRF、SEM及DLS对BaSO4微球进行了表征。考察了EDTA×2Na用量、反应物浓度、反应温度、二次调节pH对BaSO4微球形貌和产率的影响。BaSO4微球合成的最佳条件为：c(BaCl2)=1.0mol/L，n(EDTA×2Na)∶n(BaCl2)∶n(Na2SO4)=1∶1∶1，反应温度55℃，pH=9.0。结果表明：合成产物是BaSO4，单分散且粒径在1.3~1.8μm范围内的微球占总颗粒数量的47.01%，产率为74.15%。二次调节pH=7.0可将BaSO4的收率由74.15%提高至87.88%，但除了获得粒径1.5~2μm的BaSO4微球外，还会获得大量亚微米级BaSO4颗粒，导致产物粒径均一性下降。前言BaSO4作为一种经济的惰性重晶石原料，具有耐酸碱、吸油率低、高白度、无毒无害等优点，因此被广泛应用于各种领域。研究者制备了许多复杂形貌的BaSO4，其中，均一粒径的BaSO4微球经过堆积能够形成均匀的微米级二次孔，既可以过滤血清中的干扰物质，又可以将血清均匀地扩散至该层状材料的底部。并且，BaSO4具有良好的光反射性，所以在国际上，BaSO4微球被用以制备医疗领域的干化学体外诊断试剂的反射、扩散双功能层。中国自主研发的干化学体外诊断试剂多以滤纸作为分散层，因血清分散不均一导致测试结果不准确，不适宜于临床使用。因此，制备均一粒径的BaSO4微球是关键技术之一。制备球形或椭球形BaSO4的方法主要有：Li等使用聚丙烯酸钠合成微米级球形BaSO4，然而聚丙烯酸钠价格昂贵并不适宜大规模生产；用微乳液法制备直径大约在10~90nm的纳米BaSO4颗粒，期间使用了大量表面活性剂和有机溶剂，不利于绿色生产；采用EDTA络合法在室温下合成亚微米级椭球形BaSO4颗粒，并未阐明产率。采用络合法制备了粒径3μm左右的多孔类球形BaSO4，单分散性有待于提高，且未阐明产率。以络合法制备球形BaSO4具有良好的重复性、低成本、操作简单和反应条件温和等优点[16-18]，但产率仅为60%[8]，因此，阻碍了微米级球形BaSO4的工业化制备。针对以上问题，本文拟采用络合法，并根据勒夏特里原理优化合成条件，并通过FTIR、XRD、SEM、XRF和DLS等手段对合成产物进行了表征。以期获得单分散良好、粒径均一的BaSO4微球，并提高其产率。结论（1）采用EDTA络合法合成BaSO4微球时，络合剂EDTA·2Na与反应物BaCl2及Na2SO4的物质的量比对BaSO4的形貌及收率均有至关重要的影响。反应物BaCl2和Na2SO4的浓度、反应温度对BaSO4的形貌及收率有显著影响。（2）EDTA·2Na、BaCl2、Na2SO4的浓度均为1.0mol/L，反应温度55℃、pH=9.0的条件下，制备的BaSO4微球粒径集中在1.3~1.8μm，单分散性好，产率为74.15%。（3）二次调节反应pH=7.0，反应收率提高至87.88%。但产物粒径的均一性下降。此方法适用于制备对粒径均一性要求不高的BaSO4