普鲁士蓝又称为亚铁氰化铁,是一种配位化合物。普鲁士蓝具有着色力强、色泽鲜艳的特点,早期主要作为颜料、染料使用。近年来,随着研究不断深入,普鲁士蓝在回收金属、影像诊断、疾病治疗、药物递送、电子材料等领域也展现出巨大应用前景。在影像诊断领域,作为造影剂,普鲁士蓝可用于超声成像、磁共振成像、光声成像等;在疾病治疗领域,作为多功能药物,普鲁士蓝可用于吸附放射性核素、治疗炎症性疾病、光热治疗肿瘤等。但总体来看,目前普鲁士蓝在影像诊断、疾病治疗等领域的应用还处于初级阶段。在电子材料领域,普鲁士蓝类正极材料能量密度高,是钠离子电池正极材料主要技术路线之一,目前采用普鲁士蓝正极材料技术路线的企业有美国NatronEnergy、瑞士Altris、宁德时代、立方新能源等。根据新思界产业研究中心发布的《2023-2028年中国普鲁士蓝行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,目前普鲁士蓝已被世界卫生组织列入核辐射药物清单,但由于其设备成本高、生产工艺复杂、原材料氰化物存在较高资质壁垒,全球普鲁士蓝生产企业少,市场供应量有限。作为一种专业化药品,普鲁士蓝购买资质严格,其在国内并不普及,且在国家药监局网站中未显示有普鲁士蓝药品信息。
那艾仪器喷雾干燥机用于制备普鲁士蓝的案例
一:钠离子电池正极材料改性(新能源行业)普鲁士蓝类似物(PBAs)因结晶水含量高、空气稳定性差,限制了其产业化应用。某新能源企业采用上海比朗小型闭路循环喷雾干燥机(型号:BC-5L)进行材料改性,工艺参数如下:雾化系统:双流体雾化器,雾化压力 0.8MPa,进料速率 100ml/h;温场控制:进风温度 200℃,出口温度 120℃,精准控制 ±2℃;溶剂回收:氮气循环系统,乙醇回收率≥95%,氧含量小于1%,结晶水去除:喷雾干燥过程中,乙醇溶剂快速蒸发带走结晶水,使材料含水率从 15% 降至 2% 以下;表面包覆:同步引入石墨烯 / 碳纳米管复合导电剂,形成 3D 包覆层,抑制界面副反应;性能提升:改性后材料首次库伦效率从 82% 提升至 92%,循环 500 次容量保持率达 85%。
二:高选择性铯吸附剂制备(环保行业),盐湖提锂废水中铯浓度低(0.01-0.05wt%),传统吸附剂存在吸附量低、易流失等问题。采用喷雾干燥-原位负载技术,具体步骤如下:载体合成:将聚乙二醇(PEG)与 FeCl₃混合,通过喷雾干燥制备中空高分子微球前体(进风温度 180℃,雾化转速 15000rpm);普鲁士蓝负载:将微球浸泡于亚铁氰化钾溶液中,原位生成普鲁士蓝颗粒,形成 “核 - 壳” 结构。关键参数:颗粒特性:微球粒径 5-10μm,比表面积达 300m²/g,内部孔道发达;吸附性能:对铯离子吸附量达 120mg/g,选择性系数 Kd>10⁴,再生 5 次后吸附效率仍 > 90%;工艺优势:连续化生产,单台设备日处理量达 2 吨,较传统沉淀法效率提升 5 倍。
三:高稳定性正极材料中试(新能源行业)研发的普鲁士蓝正极材料因干燥时间长(12 小时)、溶剂损耗高(>30%),难以通过中试验证。采用那艾仪器气流式喷雾干燥机,集成三大创新模块:智能雾化系统:变频调速雾化器(0-25000rpm),动态优化粒径分布(D50=8μm);热能闭环管理:天然气热风炉 + 螺旋导风设计,蒸发强度 15kg 水 /m³・h,能耗降低 15%;安全防护体系:多传感器实时监测,设备故障率小。应用效果:效率提升:干燥时间从 12 小时缩短至 2 小时,加速产品中试验证;成本优化:溶剂损耗从 30% 降至 3%,单批次处理成本减少 40%;性能突破:材料振实密度达 1.8g/cm³,离子电导率突破 1×10⁻³ S/cm,支撑钠离子电池循环寿命超 5000 次。
喷雾干燥机在普鲁士蓝制备中展现出三大核心优势:精准调控:通过雾化参数优化(如转速、压力),可实现 50nm-10μm 颗粒的精准控制,解决传统工艺粒径分布宽(D90-D10>50μm)的问题;绿色生产:有机溶剂回收率≥95%,粉尘排放小,符合 ISO 8 级洁净度要求,显著降低 VOCs 污染; 工艺集成:可同步实现干燥、包覆、造粒等多工序,例如在环保吸附剂制备中,喷雾干燥与原位负载技术结合,一步完成载体构建与活性组分负载。这些技术突破不仅推动了普鲁士蓝在新能源、环保等领域的规模化应用,更通过材料性能提升(如电池能量密度、吸附效率)为行业提供了创新解决方案。