1、由锌灰泥制备七水硫酸锌由锌灰泥制备七水硫酸锌实验背景实验背景工工 业业 废废 渣渣 排排 放环放环 境境 污污 染染 严严 重重锌灰泥：锌灰泥：一种工业废弃物，含有较高含量的锌以及多种一种工业废弃物，含有较高含量的锌以及多种其他元素其他元素(Fe(Fe、NiNi、CuCu、MgMg、AlAl、Si Si等等)。锌灰泥的。锌灰泥的有效利用不仅具有较好的经济效益，而且避免了工有效利用不仅具有较好的经济效益，而且避免了工业废物填埋带来的环境污染，具有较好的社会效益。业废物填埋带来的环境污染，具有较好的社会效益。因此，工业上常以锌灰泥为原料，通过提取其因此，工业上常以锌灰泥为原料，通过提取其中锌元素，
2、制备七水硫酸锌或其它锌化合物。中锌元素，制备七水硫酸锌或其它锌化合物。锌灰泥样品成分分析锌灰泥样品成分分析锌灰泥所含主要组分定性分析锌灰泥所含主要组分定性分析锌灰泥所含主要组分定量分析锌灰泥所含主要组分定量分析成分检测成分检测工业生产流程工业生产流程 ZnSO ZnSO4 47H7H2 2OO制备制备样品酸溶样品酸溶滤液除杂滤液除杂含含ZnZn2+2+溶液溶液ZnZn2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3沉淀沉淀硫酸锌硫酸锌ZnSOZnSO4 47H7H2 2OOH H2 2SOSO4 4乙醇乙醇重结晶重结晶产产 品品 分分 析析杂质离子检测杂质离子检测原子发射光谱法测定金属杂质离子的含量
3、原子发射光谱法测定金属杂质离子的含量定性检测产品定性检测产品ClCl-、NHNH4 4+杂质离子杂质离子ZnSOZnSO4 47H7H2 2OO分析分析热重法确定产品分子式热重法确定产品分子式XRDXRD确定产物组成确定产物组成滴定法测定滴定法测定ZnSOZnSO4 47H7H2 2OO含量含量测定方法测定方法:XRD:XRD谱图定性分析矿物组成谱图定性分析矿物组成1 1）ZnZn5 5(OH)(OH)8 8ClCl2 2 锌灰泥的物相分析锌灰泥的物相分析XRDXRD酸有效溶解了酸有效溶解了ZnZn5 5(OH)(OH)8 8ClCl2 2(pcpdf 72-1444)(pcpdf 72-14
4、44)制备过程制备过程 1.1.浸取浸取分步加酸分步加酸1 mol/L1 mol/L1 :61 :61 1 小小 时时 判断依据：以判断依据：以EDTAEDTA络合滴定法测酸浸出的络合滴定法测酸浸出的滤液中滤液中ZnZn2+2+含量含量为判断依据，对为判断依据，对H H2 2SOSO4 4加入方式、硫酸浓度，反应时间、反应温度、固液比等条件进行探究。选加入方式、硫酸浓度，反应时间、反应温度、固液比等条件进行探究。选取最佳的浸出条件，从而方便进行后续实验。取最佳的浸出条件，从而方便进行后续实验。采用分步加酸酸浓度采用分步加酸酸浓度1 mol/L1 mol/L的方式，保持变量相同探索的方式，保持变
5、量相同探索反应时间分别为反应时间分别为0.5h,1h,2h0.5h,1h,2h时浸出液中锌量。时浸出液中锌量。采用分步加酸采用分步加酸,酸浓度酸浓度1mol/L1mol/L，加热，加热1h1h的方式，探索固的方式，探索固液比分别为液比分别为1:4,1:6,1:91:4,1:6,1:9时浸出液中锌含量。时浸出液中锌含量。2.2.除杂除杂方案讨论方案讨论？备选试剂：备选试剂：EDTA EDTA、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸铵、锌粉，、碳酸钙、氢氧化钠、碳酸铵、锌粉，30%30%过氧化氢、无水乙醇、过氧化氢、无水乙醇、3 M 3 M 硫酸、氨水。硫酸、氨水。3.3.转化转化滤液成分：主要离子滤液成分：主要
6、离子SOSO4 42-2-、ZnZn2+2+、NHNH4 4+。n如何获得如何获得ZnSOZnSO4 4?能否利用硫酸锌和硫酸铵溶解度的差别实现提纯？能否利用硫酸锌和硫酸铵溶解度的差别实现提纯？表表1 1 硫酸锌和硫酸铵的溶解度表硫酸锌和硫酸铵的溶解度表不能。不能。尽管硫酸锌和硫酸铵的溶解度随时间变化显著且相差较大尽管硫酸锌和硫酸铵的溶解度随时间变化显著且相差较大(后者大后者大)，由于溶液中的二者可以生成复盐且对应的相图具有，由于溶液中的二者可以生成复盐且对应的相图具有较宽的结晶区，因此，此前得到的滤液直接蒸发结晶制备七较宽的结晶区，因此，此前得到的滤液直接蒸发结晶制备七水硫酸锌的路线不可行（
7、产物为六水合硫酸锌铵）。水硫酸锌的路线不可行（产物为六水合硫酸锌铵）。原因：原因：n 当当ZnSOZnSO4 4含量在含量在1.5%()1.5%()以下，以下，才能结晶析出纯才能结晶析出纯(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4 晶体；晶体；n 当控制当控制(NH(NH4 4)2 2SOSO4 4 的含量在的含量在7%7%以下，可得到纯以下，可得到纯ZnSOZnSO4 4 7H7H2 2O O 晶体；晶体；n 复盐复盐(NH(NH4 4)2 2Zn(SOZn(SO4 4)2 2 6H6H2 2O O 结结晶区较大，说明对利用复盐沉淀晶区较大，说明对利用复盐沉淀方法进行含方法进行含ZnSOZnS
8、O4 4 溶液的深度净溶液的深度净化是极为有利和切实可行的化是极为有利和切实可行的.慕思国等慕思国等.298 K.298 K 时三元体系时三元体系MeSOMeSO4 4-(NH-(NH4 4)2 2SOSO4 4-H-H2 2O O 的相平衡的相平衡.过程工程学报，过程工程学报，2006 2006，6(1):326(1):32 3.3.转化转化 方案？方案？产物？产物？ZnZn2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3.乙醇的作用？乙醇的作用？重结晶重结晶1.1.硫酸加热浸取硫酸加热浸取称取锌灰泥20.0 g，分别加入30 mL 3 M H2SO4和30 mL H2O,加热至60 oC并搅拌0
9、.5 h，再加30 mL 3 M H2SO4和30 mL H2O，继续加热搅拌0.5 h，(pH=5-6),最后补充35 mL 1 M H2SO4，搅拌均匀以防止Zn2+水解，3 min 后抽滤。(约一半的量未溶解)2.2.除杂除杂搅拌下，用6 M氨水调节浸取液pH至4.0左右(出现白色沉淀)，加热搅拌溶液10 15 min，滴加30%H2O2氧化除去Fe2+(有气泡产生，H2O2分解)，溶液pH值略有降低，溶液变红)，用6 M氨水重调pH值至4.0，加热搅拌0.5 h,使Fe(OH)3 溶胶聚沉(过滤困难)。进一步加氨水调节pH值5.2 5.4，除去所含的Al3+、硅酸，抽滤。3.3.转化转
10、化向滤液中滴加1 M(NH4)2CO3至Zn2+离子沉淀完全，得到碱式碳酸锌Zn2(OH)2CO3，反应中有气泡放出(CO2)。充分洗涤沉淀后，加3 M硫酸至沉淀刚好溶解，加乙醇析出硫酸锌。称量粗产物，加少量水溶解，用3 M H2SO4调pH至2 3，用水蒸汽浴蒸发浓缩，冷却结晶，收集产物，记录质量、颜色和形态。4.4.纯度分析纯度分析称取产品0.2 0.3 g配成100 mL水溶液，用移液管取 25.00 mL溶液于锥形瓶中，加入0.1 g六次甲基四胺，以2滴二甲酚橙作为指示剂，用EDTA滴定Zn2+，使溶液的颜色由紫红色变为黄色，达到滴定终点。平行测定三组数据，计算七水硫酸锌的含量。谢 谢！
