普魯士藍又稱為亞鐵氰化鐵,是一種配位化合物。普魯士藍具有著色力強、色澤鮮艷的特點,早期主要作為顏料、染料使用。近年來,隨著研究不斷深入,普魯士藍在回收金屬、影像診斷、疾病治療、藥物遞送、電子材料等領域也展現出巨大應用前景。在影像診斷領域,作為造影劑,普魯士藍可用于超聲成像、磁共振成像、光聲成像等;在疾病治療領域,作為多功能藥物,普魯士藍可用于吸附放射性核素、治療炎癥性疾病、光熱治療腫瘤等。但總體來看,目前普魯士藍在影像診斷、疾病治療等領域的應用還處于初級階段。在電子材料領域,普魯士藍類正極材料能量密度高,是鈉離子電池正極材料主要技術路線之一,目前采用普魯士藍正極材料技術路線的企業有美國NatronEnergy、瑞士Altris、寧德時代、立方新能源等。根據新思界產業研究中心發布的《2023-2028年中國普魯士藍行業市場深度調研及發展前景預測報告》顯示,目前普魯士藍已被世界衛生組織列入核輻射藥物清單,但由于其設備成本高、生產工藝復雜、原材料氰化物存在較高資質壁壘,全球普魯士藍生產企業少,市場供應量有限。作為一種專業化藥品,普魯士藍購買資質嚴格,其在國內并不普及,且在國家藥監局網站中未顯示有普魯士藍藥品信息。
那艾儀器噴霧干燥機用于制備普魯士藍的案例
一:鈉離子電池正極材料改性(新能源行業)普魯士藍類似物(PBAs)因結晶水含量高、空氣穩定性差,限制了其產業化應用。某新能源企業采用上海比朗小型閉路循環噴霧干燥機(型號:BC-5L)進行材料改性,工藝參數如下:霧化系統:雙流體霧化器,霧化壓力 0.8MPa,進料速率 100ml/h;溫場控制:進風溫度 200℃,出口溫度 120℃,精準控制 ±2℃;溶劑回收:氮氣循環系統,乙醇回收率≥95%,氧含量小于1%,結晶水去除:噴霧干燥過程中,乙醇溶劑快速蒸發帶走結晶水,使材料含水率從 15% 降至 2% 以下;表面包覆:同步引入石墨烯 / 碳納米管復合導電劑,形成 3D 包覆層,抑制界面副反應;性能提升:改性后材料首次庫倫效率從 82% 提升至 92%,循環 500 次容量保持率達 85%。
二:高選擇性銫吸附劑制備(環保行業),鹽湖提鋰廢水中銫濃度低(0.01-0.05wt%),傳統吸附劑存在吸附量低、易流失等問題。采用噴霧干燥-原位負載技術,具體步驟如下:載體合成:將聚乙二醇(PEG)與 FeCl?混合,通過噴霧干燥制備中空高分子微球前體(進風溫度 180℃,霧化轉速 15000rpm);普魯士藍負載:將微球浸泡于亞鐵氰化鉀溶液中,原位生成普魯士藍顆粒,形成 “核 - 殼” 結構。關鍵參數:顆粒特性:微球粒徑 5-10μm,比表面積達 300m2/g,內部孔道發達;吸附性能:對銫離子吸附量達 120mg/g,選擇性系數 Kd>10?,再生 5 次后吸附效率仍 > 90%;工藝優勢:連續化生產,單臺設備日處理量達 2 噸,較傳統沉淀法效率提升 5 倍。
三:高穩定性正極材料中試(新能源行業)研發的普魯士藍正極材料因干燥時間長(12 小時)、溶劑損耗高(>30%),難以通過中試驗證。采用那艾儀器氣流式噴霧干燥機,集成三大創新模塊:智能霧化系統:變頻調速霧化器(0-25000rpm),動態優化粒徑分布(D50=8μm);熱能閉環管理:天然氣熱風爐 + 螺旋導風設計,蒸發強度 15kg 水 /m3?h,能耗降低 15%;安全防護體系:多傳感器實時監測,設備故障率小。應用效果:效率提升:干燥時間從 12 小時縮短至 2 小時,加速產品中試驗證;成本優化:溶劑損耗從 30% 降至 3%,單批次處理成本減少 40%;性能突破:材料振實密度達 1.8g/cm3,離子電導率突破 1×10?3 S/cm,支撐鈉離子電池循環壽命超 5000 次。
噴霧干燥機在普魯士藍制備中展現出三大核心優勢:精準調控:通過霧化參數優化(如轉速、壓力),可實現 50nm-10μm 顆粒的精準控制,解決傳統工藝粒徑分布寬(D90-D10>50μm)的問題;綠色生產:有機溶劑回收率≥95%,粉塵排放小,符合 ISO 8 級潔凈度要求,顯著降低 VOCs 污染; 工藝集成:可同步實現干燥、包覆、造粒等多工序,例如在環保吸附劑制備中,噴霧干燥與原位負載技術結合,一步完成載體構建與活性組分負載。這些技術突破不僅推動了普魯士藍在新能源、環保等領域的規模化應用,更通過材料性能提升(如電池能量密度、吸附效率)為行業提供了創新解決方案。