氧化鋅是鋅的一種氧化物。難溶于水,可溶于酸和強(qiáng)堿。氧化鋅是一種常用的化學(xué)添加劑,廣泛地應(yīng)用于塑料、硅酸鹽制品、合成橡膠、潤滑油、油漆涂料、藥膏、粘合劑、食品、電池、阻燃劑等產(chǎn)品的制作中。氧化鋅的能帶隙和激子束縛能較大,透明度高,有優(yōu)異的常溫發(fā)光性能,在半導(dǎo)體領(lǐng)域的液晶顯示器、薄膜晶體管、發(fā)光二極管等產(chǎn)品中均有應(yīng)用。此外,微顆粒的氧化鋅作為一種納米材料也開始在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)揮作用。
氧化鋅生產(chǎn)廠家主要集中在遼寧(大連)、山東(濰坊)、河北(高邑、邢臺)、江蘇、浙江等地,生產(chǎn)的氧化鋅以99.7%含量的為主,俗稱997(99.7)氧化鋅。近年,納米氧化鋅以其優(yōu)異的納米特性,增長迅速,應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。
理化性質(zhì)編輯
物理性質(zhì)
外觀和性狀:白色粉末或六角晶系結(jié)晶體。無嗅無味,無砂性。受熱變?yōu)?**,冷卻后重又變?yōu)榘咨訜嶂?800℃時升華。遮蓋力是二氧化鈦和硫化鋅的一半。著色力是堿式碳酸鉛的2倍。[4]
溶解性:溶于酸、濃氫氧化堿、氨水和銨鹽溶液,不溶于水、乙醇。
化學(xué)性質(zhì)
氧化鋅是一種***的白色的顏料,俗名叫鋅白。它的優(yōu)點(diǎn)是遇到H2S氣體不變黑,因?yàn)閆nS也是白色的。在加熱時,ZnO由白、淺黃逐步變?yōu)闄幟?**,當(dāng)冷卻后***便退去,利用這一特性,把它摻入油漆或加入溫度計中,做成變色油漆或變色溫度計。因ZnO有收斂性和一定的殺菌能力,在醫(yī)藥上常調(diào)制成軟膏使用,ZnO還可用作催化劑。[5]
化學(xué)反應(yīng)式:
跟NaOH反應(yīng):ZnO+2NaOH+H2O=Na2[Zn(OH)4]
氧化鋅防曬機(jī)理
編輯氧化鋅是一種重要而且使用廣泛的物理防曬劑,屏蔽紫外線的原理為吸收和散射。氧化鋅屬于N型半導(dǎo)體,價帶上的電子可以接受紫外線中的能量發(fā)生躍遷,這也是它們吸收紫外線的原理。而散射紫外線的功能就和材料的粒徑相關(guān),當(dāng)尺寸遠(yuǎn)小于紫外線的波長時,粒子就可以將作用在其上的紫外線向各個方向散射,從而減小照射方向的紫外線強(qiáng)度。此外,如果這原料的粒徑過大,涂在皮膚上會出現(xiàn)不自然的白化現(xiàn)象。因此納米級微粒與通常尺寸相比有著顯著的優(yōu)勢。
納米氧化鋅是穩(wěn)定的化合物,可以提供廣譜的紫外保護(hù)(UVA和UVB),同時還有***和***的作用,幾乎在各國對防曬劑的評價中都是目前為止***安全有效的成分。但它們特別小的尺寸,使得它們有更高的化學(xué)活性,也可能被***吸收,從而對***和環(huán)境有著潛在的危害,因此對于納米級氧化鋅的使用還存在著很大的爭議。比如歐盟在2004年的時候說納米氧化鋅會被吸收,而且可能會引起DNA損傷。澳大利亞在2006年一份綜述中稱不認(rèn)為納米粒子在皮膚中有吸收。而美國DNA1999年批準(zhǔn)氧化鋅的使用,但認(rèn)為納米氧化鋅存在安全問題而不允許使用,而在2006年批準(zhǔn)納米氧化鋅作為一個新的有效成分。
納米微粒***令人擔(dān)憂的地方就是它會釋放出自由基,這會增加氧化壓力,從而損傷體內(nèi)的蛋白、酯類和DNA。鈦產(chǎn)生的氫氧自由基可能會對DNA和細(xì)胞產(chǎn)生損傷,鋅產(chǎn)生氫氧自由基可能會損害皮膚中的DNA和細(xì)胞結(jié)構(gòu)。另外,當(dāng)你抹了防曬霜洗臉或是游泳,又或者是使用帶防曬系數(shù)的唇膏,就存在著很大的可能將其中含有的納米級的防曬劑直接通過吃下去,這樣***是可以直接吸收的。有研究表明腸子能夠吸收二氧化鈦粒子的直徑在150-500nm(略高于納米水平,相當(dāng)于微米粒子,這種尺寸的粒子防曬劑中也有使用),隨后這些粒子還可以到達(dá)***和***。關(guān)于納米粒子是否能通過皮膚直接進(jìn)入血液還存在爭議。通過在動物和人手上的實(shí)驗(yàn)表明,納米氧化鋅有1.5-2.3%的吸收。但也有人認(rèn)為人手上的皮膚遠(yuǎn)比嘴唇、眼瞼、大腿內(nèi)側(cè)、腋下等地方要厚實(shí)的多,而且如果皮膚破損處的吸收狀況也會不同,很快下結(jié)論這種粒子幾乎零吸收是過于草率的,缺乏更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。[6]
氧化鋅應(yīng)用領(lǐng)域
編輯2、在化肥工業(yè)中對原料氣作精脫硫用
4、用于合成氨、石油、***化工原料氣的脫硫
5、用作分析***、基準(zhǔn)***、熒光劑和光敏材料的基質(zhì)
6、用于靜電濕法復(fù)印、干法轉(zhuǎn)印、激光傳真通訊、電子計算機(jī)的靜電記錄及靜電制版檔
7、用于塑料行業(yè)、防曬化妝品系列產(chǎn)品、特殊陶瓷制品、特種功能涂料以及紡織衛(wèi)生加工等
9、用作收斂藥,用于制軟膏或橡皮膏
10、用作白色顏料,用于印染、造紙、火柴及醫(yī)藥工業(yè)。在橡膠工業(yè)中用作天然橡膠、合成橡膠及乳膠的硫化活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑及著色劑。也用于顏料鋅鉻黃、醋酸鋅、碳酸鋅、氯化鋅等的制造。此外還用于電子激光材料、熒光粉、***、催化劑、磁性材料制造***在飼料加工中作鋅的補(bǔ)充劑。
11、無機(jī)白色顏料。著色力不及二氧化鈦及立德粉。廣泛用于ABS樹脂、聚***、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、氨基樹脂和聚***及油漆和油墨的著色。另外,在橡膠工業(yè)也可用作橡膠的硫化活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑和著色劑。還用于漆布、化妝品、搪瓷、紙張、皮革、火柴、電纜等的生產(chǎn)。也可用于印染、玻璃工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)等。也用作合成氨的脫硫劑。還用作電子激光材料、熒光粉、***、磁性材料制造等。
12、營養(yǎng)增補(bǔ)劑(鋅強(qiáng)化劑)。
13、氧化鋅是飼料營養(yǎng)強(qiáng)化劑。
14、主要用作橡膠或電纜的補(bǔ)強(qiáng)劑,以使橡膠具有良好的耐腐蝕性,抗撕裂性和彈性。也用作天然橡膠的硫化活化劑,白色橡膠的著色劑和填料,氯丁橡膠的硫化劑。顆粒細(xì)小者(粒徑0.1μm左右)可用作聚烯烴或聚***等塑料的光穩(wěn)定劑。
15、用于合成氨原料氣的脫硫。
16、用作油漆的顏料和橡膠的填充料, 醫(yī)藥上用于制軟膏、鋅糊、橡皮膏等。
17、適用于在飼料加工中作鋅的補(bǔ)充劑。
18、主要用作白色顏料,橡膠硫化活性劑、補(bǔ)強(qiáng)劑,有機(jī)合成催化劑、脫硫劑。
19、用于合成氨、石油、***化工原料氣的脫硫。
20、用作分析***、基準(zhǔn)***、熒光劑和光敏材料的基質(zhì)。
21、主要用于橡膠或電纜工業(yè)作補(bǔ)強(qiáng)劑和活性劑,也作白色膠的著色劑和填充劑,在氯丁橡膠中用作硫化劑等。[5]
22、日本島根大學(xué)開發(fā)發(fā)光氧化鋅納米粒子。氧化鋅常被用于生產(chǎn)***爽身粉等產(chǎn)品,是一種***的無機(jī)物,***不會對其產(chǎn)生排異反應(yīng),因而安全性高。此外,氧化鋅納米粒子的體積小,具有不妨礙細(xì)胞活動的優(yōu)點(diǎn)。[3]
氧化鋅毒理數(shù)據(jù)
編輯大鼠腹腔***LD50:240mg/kg。***。***者會出現(xiàn)食欲不佳、煩渴、疲倦等許多癥狀,重者會出現(xiàn)肺間質(zhì)水腫,肺泡上皮***。
吸入氧化鋅***4~8h后,可出現(xiàn)金屬煙熱。
***者會出現(xiàn)食欲不佳、煩渴、疲倦、胸悶及壓痛、嗜睡、干咳、并會出現(xiàn)體溫升高、瞳孔擴(kuò)大、結(jié)膜及咽部、面部充血、糖尿,有時還出現(xiàn)肝大。重者出現(xiàn)肺間質(zhì)水腫,肺泡上皮***。[7]
氧化鋅制備方法
編輯一、直接法:
1、由碳酸鋅煅燒而得。 ZnCO3=ZnO+CO2↑
2、由氫氧化鋅煅燒分解而得。
3、由粗氧化鋅冶煉成鋅,再經(jīng)高溫空氣氧化而成。
4、由熔融鋅氧化而得。
5、采用的方法有經(jīng)鋅錠為原料的間接法(也稱法國法),以鋅礦石為原料的直接法(也稱美國法)和濕法三種。
二、間接法。反應(yīng)方程式:2Zn+O2=2ZnO
操作方法:將電解法制得的鋅錠加熱至600~700℃熔融后,置于耐高溫坩堝內(nèi),使之1250~1300℃高溫下熔融氣化,導(dǎo)入熱空氣進(jìn)行氧化,生成的氧化鋅經(jīng)冷卻、旋風(fēng)分離,將細(xì)粒子用布袋捕集,即制得氧化鋅成品。
直接法。反應(yīng)方程式:
C+O2=CO2
CO2+C=2CO
ZnO+CO=Zn(蒸氣)+CO2
Zn(蒸氣)+CO+O2=ZnO+CO2
操作方法:將焙燒鋅礦粉(或含鋅物料)與無煙煤(或焦炭悄)、石灰石按1:0.5:0.05比例配制成球。在1300℃經(jīng)還原冶煉,礦粉中氧化鋅被還原成鋅蒸氣,再通入空氣進(jìn)行氧化,生成的氧化鋅經(jīng)捕集,制得氧化鋅成品。
3、濕法。用***與***反應(yīng)生成***鋅,再將其分別與碳酸鈉和氨水反應(yīng),以制得的碳酸鋅和氫氧化鋅為原料制氧化鋅。反應(yīng)方程式如下:
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
ZnSO4+Na2CO3=ZnCO3↓+Na2SO4
ZnSO4+2NH3·H2O=Zn(OH)2↓+(NH4)2SO4
以碳酸鋅為原料,經(jīng)水洗、干燥、煅燒、粉碎制得產(chǎn)品氧化鋅。ZnCO3→ZnO+CO2↑
以氫氧化鋅為原料,經(jīng)水洗沉淀、干燥、煅燒、冷卻、粉碎制得產(chǎn)品氧化鋅。Zn(OH)2→ZnO+H2O[5]
氧化鋅安全措施
編輯呼吸系統(tǒng)防護(hù):作業(yè)工人建議佩戴防塵口罩。
眼睛防護(hù):必要時可采用安***罩。
防護(hù)服:穿緊袖工作服,長筒膠鞋。
手防護(hù):戴防護(hù)手套。
***途徑:吸入、食入。
健康危害:吸入氧化鋅***引起鋅鑄造熱。其癥狀有口內(nèi)金屬味、口渴、咽干、食欲不振、胸部發(fā)緊、干咳、***、頭暈、四肢酸痛、高熱惡寒。大量氧化***塵可阻塞皮脂腺管和引起皮膚***、***。
滅火方法:不燃?;鹇曋車捎玫臏缁鸾橘|(zhì)。
其它:工作現(xiàn)場嚴(yán)禁吸煙、進(jìn)食和飲水。工作后,淋浴更衣。注意個人清潔衛(wèi)生。[8]
氧化鋅注意事項(xiàng)
編輯泄漏處理
隔離泄漏污染區(qū),周圍設(shè)警告標(biāo)志,建議應(yīng)急處理人員戴好口罩、護(hù)目鏡,穿工作服。小心掃起,避免揚(yáng)塵,倒至空曠地方深埋。也可以用大量水沖洗,經(jīng)稀釋的洗水放入廢水系統(tǒng)。如大量泄漏,收集回收或無害處理后廢棄。[8]
皮膚接觸:用肥皂水及清水徹底沖洗。就醫(yī)。
眼睛接觸:拉開眼瞼,用流動清水沖洗15分鐘。就醫(yī)。
吸入:脫離現(xiàn)場至空氣新鮮處。就醫(yī)。
食入:誤服者,口服牛奶、豆?jié){或蛋清,洗胃。就醫(yī)。
急性毒性LD50:7950mg/kg(小鼠經(jīng)口)
***特性:與鎂、亞麻子油發(fā)生劇烈反應(yīng)。與氯化橡膠的混合物加熱至215℃ 以上可能發(fā)生***。受高熱分解,放出***的煙氣。
燃燒(分解)產(chǎn)物:自然分解產(chǎn)物未知。
運(yùn)輸注意事項(xiàng):起運(yùn)時包裝要完整,裝載應(yīng)穩(wěn)妥。運(yùn)輸過程中要確保容器不泄漏、不倒塌、不墜落、不損壞。嚴(yán)禁與氧化劑等混裝混運(yùn)。運(yùn)輸途中應(yīng)防曝曬、雨淋,防高溫。[8]
儲存事宜
儲存于陰涼、通風(fēng)的庫房。遠(yuǎn)離火種、熱源。應(yīng)與氧化劑分開存放,切忌混儲。儲區(qū)應(yīng)備有合適的材料收容泄漏物。[8]
安全術(shù)語
S60:該物質(zhì)及其容器須作為***性廢料處置。(This material and its container must be disposed of as hazardous waste.)
S61:避免釋放至環(huán)境中。參考特別說明/安全數(shù)據(jù)說明書。(***oid release to the environment. Refer to special instructi*** / safety data sheets.)[9]
風(fēng)險術(shù)語
R50/53:對水生生物有極高毒性,可能對水體環(huán)境產(chǎn)生長期不良影響。(Very toxic to aquatic organi***s, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.)[9]