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二水氯化銅是一種重要的化工產(chǎn)品,主要用作電鍍添加劑,玻璃、陶瓷著色劑,催化劑,照相制版及飼料添加劑等。目前實(shí)驗(yàn)室采用鹽酸溶解氧化銅來(lái)制備,而工業(yè)上常用的制備方法主要有:(1)以氯化銅為原料生產(chǎn)高純級(jí)二水合氯化銅,該制備方法具有生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、時(shí)間短、收率高和純度好等優(yōu)點(diǎn),并能有效控制有毒有害物質(zhì)的含量,減少對(duì)環(huán)境的污染;(2)以蝕刻廢液為原料生產(chǎn)高純級(jí)二水合氯化銅,該方法綜合利用廢棄資源,消除了環(huán)境污染,具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。
二水氯化銅主要用于化學(xué)反應(yīng)催化劑,印染工業(yè)中用作印染劑、著色劑,石油工業(yè)中用作脫硫、脫臭和純化劑,還用于農(nóng)藥殺蟲(chóng)劑、木材防腐劑、凈水消毒劑、分析試劑和玻璃、陶瓷、顏料的制作、金屬提煉、制玻璃、陶瓷、顏料、消毒劑、媒染劑、食品添加劑、催化劑等,用于金屬提煉、木材防腐、照相、氧化劑、凈水等。
目前生產(chǎn)二水氯化銅的方法是將氧化銅與鹽酸反應(yīng)后,再濃縮結(jié)晶而得成品。它的主要原料是有一定純度要求的氧化銅,因此生產(chǎn)成本高,且效率低下。另外,還有采用銅為起始原料制備二水氯化銅的方案,此方案會(huì)產(chǎn)生氯化亞銅,因此反應(yīng)步驟繁瑣,且成本高,效率低,不合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。現(xiàn)有二水氯化銅制備方法主要以氯化銅或堿式氯化銅為原料,通過(guò)加酸溶解和結(jié)晶分離等步驟獲得高純二水氯化銅晶體。
(1)將工業(yè)級(jí)氯化銅用20wt%高純鹽酸溶解,至氯化銅溶解完全為止,調(diào)節(jié)pH值至5;
(2)加入質(zhì)量體積比濃度為80g/L的硫化鋇溶液,攪拌,得到硫化銅沉淀;所述硫化鋇溶液中的硫化鋇的質(zhì)量為氯化銅的2倍;
(3)用高純水將硫化銅沉淀洗滌后,用10wt%鹽酸溶液溶解(鹽酸溶液中的氯化氫與硫化銅的質(zhì)量比為2∶1),至硫化銅溶解完全為止,將所得溶液濃縮,在26℃條件下冷卻結(jié)晶,離心20分鐘,得到電子級(jí)高純二水氯化銅;
經(jīng)檢測(cè),該二水氯化銅的純度以銅離子的質(zhì)量百分比計(jì)為36.93%,金屬雜質(zhì)As、Pb、Zn、Co、Cd、Cr的含量均≤5ppm。
使用堿式氯化銅制備二水氯化銅的方法,包括:
(1)在3000L搪瓷反應(yīng)釜中加入2m3濃度為27%的鹽酸,開(kāi)始攪拌,之后在鹽酸中加入1.5t濃度為55%的堿式氯化銅。投完料20?40min,取樣檢測(cè)游離氯化氫,需要控制游離氯化氫的濃度在0.8%?8%。同時(shí)上述加入物需要全部溶解無(wú)沉淀物。
(2)投料完畢檢測(cè)合格,開(kāi)始負(fù)壓蒸餾8?10h,選取的真空度為?0.05Mpa,待物料蒸到濃漿狀,表面起大泡時(shí)蒸發(fā)結(jié)束,關(guān)好反應(yīng)釜蒸汽閥門,通入冷卻水,降溫到40℃,料液放入過(guò)濾桶,過(guò)濾母液,然后在轉(zhuǎn)速為700r/min的離心機(jī)中離心分離40min,即得二水氯化銅。產(chǎn)品二水氯化銅產(chǎn)量為2.1t。
1)過(guò)濾:將5噸廢液加入常壓攪拌釜,加入5公斤工業(yè)級(jí)鹽酸和200公斤塊狀活性炭。加入鹽酸調(diào)節(jié)溶液pH值為2.0;攪拌1小時(shí)后卸料過(guò)濾,測(cè)得濾液比重為1.15。
2)濃縮:將濾液加入有效容積為3立方米的夾套攪拌釜式結(jié)晶器中。維持釜內(nèi)真空度約為20kPa,將濾液加熱至95℃,使氯化銅溶液真空濃縮。通過(guò)實(shí)時(shí)比重計(jì)監(jiān)測(cè)氯化銅溶液的比重,當(dāng)比重為1.17時(shí)停止抽真空并向結(jié)晶器內(nèi)添加0.1mm氯化銅晶種1公斤。
3)受控結(jié)晶:通過(guò)視鏡觀察釜內(nèi)結(jié)晶情況,結(jié)晶器中出現(xiàn)明顯的懸浮晶粒時(shí)加入10升去離子水,控制夾套中導(dǎo)熱油溫度使釜內(nèi)溶液溫度T隨時(shí)間t的三次方變化,即T=90‐60×(t/300)3。經(jīng)過(guò)5小時(shí)的冷卻結(jié)晶,使母液溫度降低至30℃。
4)離心過(guò)濾:在離心過(guò)濾機(jī)中分離二水氯化銅晶體;
5)真空干燥:然后將二水氯化銅晶體置于絕對(duì)壓力為5kPa、溫度為50℃的真空干燥器中干燥3小時(shí)后得二水氯化銅產(chǎn)品366.1g。
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[2] 李強(qiáng)國(guó), 劉義, 汪存信, & 屈松生. (1999). 二水合氯化銅與對(duì)甲基苯胺固相配位反應(yīng)的熱化學(xué)研究. 化學(xué)世界(10), 514-517.
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