申请/专利权人：上海染料研究所有限公司

申请日：2018-12-25

公开（公告）日：2020-09-22

公开（公告）号：CN109439018B

主分类号：C09B63/00(20060101)

分类号：C09B63/00(20060101);B01J19/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.09.22#授权;2019.04.02#实质审查的生效;2019.03.08#公开

摘要：本发明公开了一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，包括如下步骤：步骤一：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液；步骤二：将氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液通过计量泵通入微通道反应器中进行氢氧化铝载体制备反应，控制流速，氯化铝和碳酸氢钠摩尔比，反应温度，反应液在微通道反应器中的停留时间，反映结束后获得氢氧化铝悬浊液，将氢氧化铝悬浊液过滤洗涤，得到活性氢氧化铝备用；步骤三：色淀制备步骤；步骤四：将色淀祛除氯离子处理后得粒径小于1.5μm色淀产品。本发明通过微通道设备的强化传质，大量实验来调整和强化混合效果，从而制备了小粒径的活性氢氧化铝基质，并通过负载色素，可以得到粒径低于1μm的色淀。

主权项：1.一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液，其中，所述氯化铝溶液的浓度为0.3-0.8molL，所述碳酸氢钠溶液的浓度为0.1-0.2molL；步骤二：将氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液通过计量泵通入微通道反应器中进行氢氧化铝载体制备反应，控制流速，保持进行反应的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.35-0.5，反应温度为15-30℃，反应液在微通道反应器中的停留时间为60-600s，反映结束后获得氢氧化铝悬浊液，将氢氧化铝悬浊液过滤洗涤，得到活性氢氧化铝备用；步骤三：将步骤二当中制得的所述活性氢氧化铝，合成食用色素与氯化铝的混合溶液，二次混合反应以形成色淀，二次混合的反应温度为10-40℃；步骤四：将步骤三得到的色淀进行洗涤祛除氯离子处理后得到色淀产品，其中，所述色淀产品的粒径小于1.5μm；微通道设备为Vapourtec公司的FlowChemistrySystem。

全文数据：一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法技术领域本发明属于色淀制备领域，具体涉及一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法。背景技术色淀为可溶性染料在碱性条件下形成沉淀或与金属氢氧化物结合成的非水溶性的颜料，具有非水溶性，防色素迁移，高安全性和稳定性的优点。色淀的产品质量受粒径影响较大，若形成较小粒径的氢氧化铝载体，其负载的色素均匀度和着色效果更为出色，同时比表面积增大，在后处理洗涤氯离子的过程中也更为有利。现有的色淀生产工艺在反应釜中进行，依靠搅拌和缓慢投料来获得较小粒径的氢氧化铝，现有的工艺能使色淀的粒径达到1-5μm，但是传统釜式反应器由于自身限制，存在传热传质较慢的不利因素，导致反应停留时间过长，返混较大，反应控制不够稳定等缺陷。发明内容为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，以降低载体粒径，提高产品质量和生产稳定性。为了实现本发明的目的之一，所采用的技术方案是：一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，包括如下步骤：步骤一：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液，其中，所述氯化铝溶液的浓度为0.3-0.8molL，所述碳酸氢钠溶液的浓度为0.1-0.2molL；步骤二：将氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液通过计量泵通入微通道反应器中进行氢氧化铝载体制备反应，控制流速，保持进行反应的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.35-0.5，反应温度为15-30℃，反应液在微通道反应器中的停留时间为60-600s，反映结束后获得氢氧化铝悬浊液，将氢氧化铝悬浊液过滤洗涤，得到活性氢氧化铝备用；步骤三：将步骤二当中制得的所述活性氢氧化铝，合成食用色素与氯化铝的混合溶液，二次混合反应以形成色淀，二次混合的反应温度为10-40℃；步骤四：将步骤三得到的色淀进行洗涤祛除氯离子处理后得到色淀产品，其中，所述色淀产品的粒径小于1.5μm。在本发明的一个优选实施例中，所述的步骤一具体为：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液，称取碳酸氢钠固体，溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.3-0.8molL溶液，称取氯化铝固体，溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.1-0.2molL的溶液。在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三中所述的合成食用色素包括胭脂红、诱惑红、日落黄、柠檬黄、亮蓝、赤藓红中的任意一种或多种。在本发明的一个优选实施例中，所述合成食用色素与氯化铝的混合溶液中，所用的色素与原料氯化铝的摩尔比为0.04-0.10。在本发明的一个优选实施例中，所述色淀产品的粒径小于1μm。本发明的主要创新点在于：本发明利用了微通道设备的强化传质，通过了大量的实验来调整和强化混合效果，从而在反应中得到更小粒径产品的方法制备了小粒径的活性氢氧化铝基质，并通过负载色素，可以得到粒径低于1μm的色淀。具体实施方式以下结合实施例对本发明做进一步描述：实施例1：微通道设备为Vapourtec公司的FlowChemistrySystem，分别配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取21g碳酸氢钠配制成400mL水溶液0.62molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为2.78mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为2.22mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.4，反应温度为25℃，停留时间为5分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取胭脂红固体3.0g，色素和氯化铝摩尔比为0.05，配制2％胭脂红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到胭脂红的溶液中，搅拌加热至40℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到胭脂红色淀，测量平均粒径为1.1μm，色素含量为36.1％。实施例2：按照实施例1的条件和步骤配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为4.63mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为3.70mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.4，反应温度为25℃，停留时间为3分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取胭脂红固体3.0g，色素和氯化铝摩尔比为0.05，配制2％胭脂红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到胭脂红的溶液中，搅拌加热至30℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到胭脂红色淀，测量平均粒径为0.9μm，色素含量为38.3％。实施例3：按照实施例1的条件和步骤配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为4.63mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为3.70mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.4，反应温度为30℃，停留时间为3分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取日落黄固体5.4g，色素和氯化铝摩尔比为0.12，配制2％日落黄溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到日落黄溶液中，15℃温度条件下搅拌充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到日落黄色淀，测量平均粒径为0.9μm，色素含量为37.5％。实施例4：配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取23g碳酸氢钠配制成400mL水溶液0.55molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为2.78mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为2.22mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.35，反应温度为20℃，停留时间为5分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取柠檬黄固体3.1g，色素和氯化铝摩尔比为0.058，配制2％柠檬黄溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到柠檬黄的溶液中，室温25℃下搅拌充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到柠檬黄色淀，测量平均粒径为0.9μm，色素含量为36.8％。实施例5：配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成1000mL水溶液0.1molL，称取23g碳酸氢钠配制成800mL水溶液0.55molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为15.0mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为10.0mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.5，反应温度为15℃，停留时间为1分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取诱惑红固体3.0g，色素和氯化铝摩尔比为0.06，配制2％诱惑红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到诱惑红的溶液中，搅拌加热至35℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到诱惑红色淀，测量平均粒径为1.2μm，色素含量为34.9％。实施例6：配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取21g碳酸氢钠配制成800mL水溶液0.62molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为1.39mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为1.11mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.4，反应温度为15℃，停留时间为10分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取亮蓝固体6.3g，色素和氯化铝摩尔比为0.08，配制2％亮蓝溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到亮蓝的溶液中，搅拌加热至40℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到亮蓝色淀，测量平均粒径为1.4μm，色素含量为38.7％。实施例7：配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取21g碳酸氢钠配制成800mL水溶液0.62molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为3.00mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为2.00mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.48，反应温度为15℃，停留时间为5分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取赤藓红固体4.5g，色素和氯化铝摩尔比为0.05，配制2％赤藓红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到赤藓红的溶液中，搅拌加热至30℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到赤藓红色淀，测量平均粒径为1.0μm，色素含量为37.7％。对比例1：对比例1为现有技术的搅拌对比例：将氯化铝和碳酸氢钠分别配制成溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取21g碳酸氢钠配制成400mL水溶液0.62molL，在室温搅拌条件下将氯化铝溶液缓慢滴加到碳酸氢钠溶液中，将产生的氢氧化铝沉淀进行过滤洗涤，另称取胭脂红固体3.0g，色素和氯化铝摩尔比为0.05，配制2％胭脂红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到胭脂红的溶液中，搅拌加热充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到色淀，测量平均粒径为4μm，色素含量为32.1％。对比例2：配制氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液，称取24.1g水合氯化铝配制成500mL水溶液0.2molL，称取21g碳酸氢钠配制成800mL水溶液0.62molL，将两种物料通过计量泵泵入微通道反应器，氯化铝的流速为1.20mlmin，碳酸氢钠溶液的流速为0.60mlmin，进入反应器的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.65，反应温度为40℃，停留时间为13.9分钟，得到的氢氧化铝悬浊液经过滤洗涤，另称取胭脂红固体3.0g，色素和氯化铝摩尔比为0.05，配制2％胭脂红溶液，将滤饼活性氢氧化铝载体加入到胭脂红的溶液中，搅拌加热至30℃充分反应后过滤，将滤饼进行洗涤，得到胭脂红色淀，测量平均粒径为2.7μm，色素含量为33.6％。由对比例1、2及各实施例可知，本发明通过大量的摸索和匹配微通道技术原理的应用，才得到可以使色淀的粒径降至1μm以下本发明的方法，来提高色淀产品的品质，同时使最终色淀产品洗涤过程中氯离子的洗脱更为容易。本发明基于的原理在于：迄今为止，尚未见用微通道连续流方式进行色淀合成的工艺研究，本发明提供了一种采用微通道设备制备食用色淀产品的方法。微通道反应器为一种连续流管道式反应器，其特征在于管道尺寸介于10-1000微米之间，控制化学反应的空间在微小的范围，使得传质的距离大大缩短，同时增大了比表面积，使反应物料能快速充分混合，传质效率远高于普通釜式反应中使用的搅拌桨。同时表面积的增大使反应器的传热能力超出传统换热器一个数量级。通过微通道的连续流为层流状态，返混效应极小，可以实现反应工艺的精确控制。申请人是通过了大量的摸索和匹配微通道技术原理的应用，才得到可以使色淀的粒径降至1μm以下本方法，来提高色淀产品的品质，同时使最终色淀产品洗涤过程中氯离子的洗脱更为容易。

权利要求：1.一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液，其中，所述氯化铝溶液的浓度为0.3-0.8molL，所述碳酸氢钠溶液的浓度为0.1-0.2molL；步骤二：将氯化铝溶液和碳酸氢钠溶液通过计量泵通入微通道反应器中进行氢氧化铝载体制备反应，控制流速，保持进行反应的氯化铝和碳酸氢钠摩尔比为0.35-0.5，反应温度为15-30℃，反应液在微通道反应器中的停留时间为60-600s，反映结束后获得氢氧化铝悬浊液，将氢氧化铝悬浊液过滤洗涤，得到活性氢氧化铝备用；步骤三：将步骤二当中制得的所述活性氢氧化铝，合成食用色素与氯化铝的混合溶液，二次混合反应以形成色淀，二次混合的反应温度为10-40℃；步骤四：将步骤三得到的色淀进行洗涤祛除氯离子处理后得到色淀产品，其中，所述色淀产品的粒径小于1.5μm。2.如权利要求1所述的一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，所述的步骤一具体为：配制氯化铝和碳酸氢钠溶液，称取碳酸氢钠固体，溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.3-0.8molL溶液，称取氯化铝固体，溶解于蒸馏水中，配制成浓度为0.1-0.2molL的溶液。3.如权利要求1所述的一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，所述步骤三中，所述的合成食用色素包括胭脂红、诱惑红、日落黄、柠檬黄、亮蓝、赤藓红中的任意一种或多种。4.如权利要求1所述的一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，所述合成食用色素与氯化铝的混合溶液中，所用的色素与原料氯化铝的摩尔比为0.04-0.10。5.如权利要求1所述的一种连续流微通道反应器中制备小粒径色淀的方法，其特征在于，所述色淀产品的粒径小于1μm。

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