由鋅灰泥制備七水硫酸鋅

1、由鋅灰泥制備七水硫酸鋅,實(shí)驗(yàn)背景,工,業(yè),廢,渣,排,放環(huán),境,污,染,嚴(yán),重,鋅灰泥：,一種工業(yè)廢棄物，含有較高含量的鋅以及多種,其他元素,(Fe,、,Ni,、,Cu,、,Mg,、,Al,、,Si,等,),。鋅灰泥的,有效利用不僅具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，而且避免了工,業(yè)廢物填埋帶來的環(huán)境污染，具有較好的社會(huì)效益。,因此，工業(yè)上常以鋅灰泥為原料，通過提取其,中鋅元素，制備七水硫酸鋅或其它鋅化合物。,鋅灰泥樣品成分分析,鋅灰泥所含主要組分定性分析,鋅灰泥所含主要組分定量分析,成分檢測,工業(yè)生產(chǎn)流程,ZnSO,4,?,7H,2,O,制備,樣品酸溶,濾液除雜,含,Zn,2+,溶液,Zn,2,(OH),2

2、,CO,3,沉淀,硫酸鋅,ZnSO,4,?,7H,2,O,H,2,SO,4,乙醇,重結(jié)晶,產(chǎn),品,分,析,雜質(zhì)離子檢測,原子發(fā)射光譜法測定金屬雜質(zhì)離子的含量,定性檢測產(chǎn)品,Cl,-,、,NH,4,+,雜質(zhì)離子,ZnSO,4,7H,2,O,分析,熱重法確定產(chǎn)品分子式,XRD,確定產(chǎn)物組成,滴定法測定,ZnSO,4,7H,2,O,含量,測定方法,: XRD,譜圖定性分析礦物組成,1,）,Zn,5,(OH),8,Cl,2,鋅灰泥的物相分析,XRD,酸有效溶解了,Zn,5,(OH),8,Cl,2,(pcpdf 72-1444 ),制備過程,1.,浸取,分步加酸,1 mol/L,1 : 6,1,小,時(shí),

3、判斷依據(jù)：以,EDTA,絡(luò)合滴定法測酸浸出的,濾液中,Zn,2+,含量,為判斷依據(jù)，對(duì),H,2,SO,4,加入方式、硫酸濃度，反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、固液比等條件進(jìn)行探究。選,取最佳的浸出條件，從而方便進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。,編號(hào),加酸方式,現(xiàn),象,一步加酸,普通分離方式得不到澄清濾液,分布加酸,能得到澄清濾液，且分離時(shí)間較短,采用分步加酸酸濃度,1 mol/L,的方式，保持變量相同探索,反應(yīng)時(shí)間分別為,0.5h,1h,2h,時(shí)浸出液中鋅量。,浸出時(shí)間,/h,0.5,1,2,浸出液中鋅離子含量（,%,）,26.53,28.59,26.22,采用分步加酸,酸濃度,1mol/L,，加熱,1h,的方式，探索固,

4、液比分別為,1:4,1:6,1:9,時(shí)浸出液中鋅含量。,固,液,比,1:4,1:6,1:9,浸出液中鋅離子含量（,%,）,26.14,28.59,28.75,硫酸濃度（,mol/L,）,0.5,1,2,浸出液中鋅離子含量（,%,）,28.15,26.22,2.,除雜,方案討論,？,備選試劑：,EDTA,、碳酸鈣、氫氧化鈉、碳酸銨、鋅粉，,30%,過氧化氫、無水乙醇、,3,M,硫酸、氨水。,3.,轉(zhuǎn)化,濾液成分：主要離子,SO,4,2-,、,Zn,2+,、,NH,4,+,。,?,如何獲得,ZnSO,4,?,能否利用硫酸鋅和硫酸銨溶解度的差別實(shí)現(xiàn)提純？,表,1,硫酸鋅和硫酸銨的溶解度表,溫度,/,

5、0,10,20,30,40,60,80,100,硫酸鋅,/g,41.3,47.2,53.8,61.3,70.5,75.4,71.1,60.5,硫酸銨,/g,70.6,73.0,75.4,78.0,81,88,95,103.8,不能。,盡管硫酸鋅和硫酸銨的溶解度隨時(shí)間變化顯著且相差較大,(,后者大,),，由于溶液中的二者可以生成復(fù)鹽且對(duì)應(yīng)的相圖具有,較寬的結(jié)晶區(qū)，因此，此前得到的濾液直接蒸發(fā)結(jié)晶制備七水,硫酸鋅的路線不可行（產(chǎn)物為六水合硫酸鋅銨）。,原因：,?,當(dāng),ZnSO,4,含量在,1.5%(,)以下，,才能結(jié)晶析出純,(NH,4,),2,SO,4,晶體；,?,當(dāng)控制,(NH,4,),2,S

6、O,4,的含量在,7%,以下，可得到純,ZnSO,4,?,7H,2,O,晶體；,?,復(fù)鹽,(NH,4,),2,Zn(SO,4,),2,?,6H,2,O,結(jié),晶區(qū)較大，說明對(duì)利用復(fù)鹽沉淀,方法進(jìn)行含,ZnSO,4,溶液的深度凈,化是極為有利和切實(shí)可行的,.,慕思國等,. 298 K,時(shí)三元體系,MeSO,4,-(NH,4,),2,SO,4,-H,2,O,的相平衡,.,過程工程學(xué)報(bào)，,2006,，,6(1): 32,3.,轉(zhuǎn)化,方案？,產(chǎn)物？,Zn,2,(OH),2,CO,3,.,乙醇的作用？,重結(jié)晶,參考流程,1.,硫酸加熱浸取,稱取鋅灰泥,20.0,g,，分別加入,30,mL,3,M,H,2,

7、SO,4,和,30,mL,H,2,O,加熱至,60,o,C,并攪拌,0.5,h,，再加,30,mL,3,M,H,2,SO,4,和,30,mL,H,2,O,，繼續(xù)加熱攪拌,0.5,h,，,(pH,=,5-6),最后補(bǔ)充,35,mL,1,M,H,2,SO,4,，攪拌均勻,以防止,Zn,2+,水解，,3,min,后抽濾。,(,約一半,的量未溶解,),2.,除雜,?,攪拌下，用,6,M,氨水調(diào)節(jié)浸取液,pH,至,4.0,左右,(,出現(xiàn),白色沉淀,),，加熱攪拌溶液,10,15,min,，滴加,30%,H,2,O,2,氧化除去,Fe,2+,(,有氣泡產(chǎn)生，,H,2,O,2,分解,),，溶,液,pH,值略

8、有降低，溶液變紅,),，用,6,M,氨水重調(diào),pH,值至,4.0,，加熱攪拌,0.5,h,使,Fe(OH),3,溶膠聚沉,(,過,濾困難,),。,?,進(jìn)一步加氨水調(diào)節(jié),pH,值,5.2,5.4,，,除去所含的,Al,3+,、硅酸，抽濾。,3.,轉(zhuǎn)化,向?yàn)V液中滴加,1,M,(NH,4,),2,CO,3,至,Zn,2+,離子沉淀完全，,得到堿式碳酸鋅,Zn,2,(OH),2,CO,3,，反應(yīng)中有氣泡放,出,(CO,2,)。充分洗滌沉淀后，加,3,M,硫酸至沉淀,剛好溶解，加乙醇析出硫酸鋅。稱量粗產(chǎn)物，加,少量水溶解，用,3,M,H,2,SO,4,調(diào),p,H,至,2,3,，用水蒸,汽浴蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，收集產(chǎn)物，記錄質(zhì)量、,顏色和形態(tài)。,4.,純度分析,稱取產(chǎn)品,0.2,0.3,g,配成,100,m