甲醛次硫酸氢钠

2024-06-08

甲醛次硫酸氢钠(精选十篇)

甲醛次硫酸氢钠 篇1

我们提供一种利用废硫酸和秸杆生产硫酸钾新工艺, 以解决废硫酸无法再利用, 排放既浪费资源又污染环境, 农作物秸杆没有物尽其用和钾肥供不应求的问题。

该工艺包括秸杆选择, 燃烧、浸提、中和、浓缩、结晶、过滤、甩干工序、浸提在搅拌机内, 搅拌2至4小时, 待浸提液比重达到24Be以上时止, 中和采用浓度为9%~92%的废硫酸, p H值2-6, 浓缩用蒸发器, 浓缩到饱和状态止, 结晶采用带搅拌的结晶罐, 搅拌冷却结晶。

秸杆采用向日葵杆、黄烟杆、桐子壳、玉米杆、棉苓壳、高梁杆、大豆茎、荚、稻草和小麦杆所有含钾较高的农作物秸杆。

利用废硫酸和秸杆生产硫酸钾工艺流程如下:

1、秸杆选择:选用含钾较高的农作物秸杆, 如向日葵、黄烟杆、桐子壳、玉米杆、棉苓壳、高梁杆、稻草、大豆茎、荚和、小麦杆。

2、燃烧:燃烧炉与蒸发器连为一体, 可充分利用热能。

3、浸提:秸杆灰可用自己燃烧的秸杆灰, 或者用秸杆发电燃烧的秸杆灰, 以及收集的秸杆灰, 将秸杆灰放入搅拌机内, 按灰∶水=1∶1.2-1.5的比例加水, 搅拌浸泡2至4小时, 待浸提液比重达到24Be以上止, 灰渣用水洗涤3至4次, 得到的洗涤液返回浸提步骤, 用来浸提秸杆灰, 剩余灰渣可制取白炭黑。

4、中和:将浸提液放入耐酸搅拌机内, 进行搅拌中和, p H值控制在2-6。

5、浓缩:将中和好的硫酸钾溶液放入蒸发器中进行蒸发, 浓缩到饱和状态止。

6、结晶:将饱和的硫酸钾热溶液, 引入结晶缸, 在搅拌的情况下冷却结晶。

7、过滤:将结晶的硫酸钾用过滤机, 滤布或滤网过滤, 取结晶体, 母液返回到蒸发器。

8、甩干:将结晶体用甩干机甩干。

该生产新工艺具有以下特点:

1、利用废硫酸和秸杆生产硫酸钾可使废物再利用, 变废为宝, 减少对大气和水资源的环境污染。

2、利用废硫酸和秸杆生产硫酸钾成本低, 每吨成本不超过1200元。

3、工艺简单, 投资少, 见效快, 便于推广。

联系人:王天伦

地址:河北省邯郸市丛台区朝阳路滏西里甲24号院2号楼1-6号

硫酸分厂硫酸泄漏应急救援演练方案 篇2

为提高全体员工对硫酸泄漏应急处理能力,避免环保事故的发生,进一步完善事故应急预案。根据总部要求,我公司决定组织一次硫酸泄漏应急救援演练,并请总部有关领导现场观摩与指导,活动方案如下:

一,时间:2012年6月10日早上10:00;

二,地点:硫酸分厂干吸岗位;

三,领导小组及职责:

总指挥:李超(总经理)负责应急救援全面工作

副总指挥:李文富崔伟负责应急救援现场指挥 副总指挥:李祥李文山负责抢险抢修工作

四,救援分队及职责

1,抢险抢修分队:设备抢修,泄漏控制,应急制备安装与使用。

队长:潘明雄

队员:李祥、李国兵、王焦杰、马杰等数名机修工。2,安全警戒分队:现场安全警戒,交通管制,人员疏散。

队长:马文兴

队员:孙兵、李光祥、马拥干、丁卫等数名保卫科职员。3,消防分队:堵漏、现场洗消。

队长:曾国宏

队员:朱家德、普德芳、王丽、高德等数名硫酸分厂员工。

4,物质供应队:应急器材、物资调动。

队长:和跃

队员:杨春雷、李永林、王兴力、王婷凤(后勤保障)

5,医疗救护分队:伤员现场抢救与护送转院。

队长:张春

队员:许忠义、小刚

五,应急物资及器材准备

1,2,3,4,右灰10袋,沙土10袋,纯碱10袋; 防酸服5套,防酸手套10双,胶鞋10双,防酸面罩10个; 应急泵1台,应急灯2只,电线若干米,槽车一辆; 氧气、乙炔1套,电焊机1台,对讲机2台,工具若干。六,事故假设

2012年 6 月10 日,硫酸分厂干吸岗位因干吸酸管突然发生爆管,大量硫酸泄漏(以循环水代替)。

七,演练过程

1,领导讲话,人员安排及分工说明,并宣布演练开始;

2,9 时50 分,当班干吸工何春燕发现制酸干吸酸管道发生爆管,然后立即通知当班班长朱家德,采取系统紧急停车,同时当班班长报告车间主任曾国宏,车间主任电话报告李厂长,干吸酸管道发生爆管,大量硫酸泄漏,李厂长宣布立即启动应急预案二级响应;

3,干吸工将循环水外排水阀门打开,模拟硫酸外泄,根据泄漏量及时关闭阀门;

4,各救援分队在分管领导的安排下,按预定方案迅速开展救援工作:

(1)、消防分队迅速用沙土,右灰将外排水沟进行围堵;

(2)、抢险抢修分队安装应急泵,架设照明灯,将酸水打入酸车,对设备进行抢修;

(3)、安全警戒分队拉警戒线,人员疏散,保证应急通道畅通;

(4)、物资供应分队将洗消用石灰、纯碱运送到现场;

(5)、消防分队对沟内余酸用石灰、纯碱进行中和;

(6)、医疗救护分队模拟一人被浓硫酸灼伤,现场紧急处理后送上救护车;

(7)、领导巡视并提出指导意见;

(8)、泄漏处理完毕,经现场对水沟水质进行检测,PH值呈中性,警戒解除,人员集合。

八、演练总结

1,2,领导讲话,对本次演练进行点评和总结,宣布演练结束; 应急器材,物资整理归位,清理现场。

九、注意事项

1,2,所有人员统一劳保着装,戴安全帽; 严格劳动纪律,服从领导安排。

个旧市超拓有限责任公司硫酸分厂

补注区别浓硫酸和稀硫酸的方法 篇3

关键词:浓硫酸;稀硫酸;区别方法;实验探究

文章编号:1005–6629(2015)1–0057–04 中图分类号:G633.8 文献标识码:B

人教版高一化学必修1第104页有如下一道练习题:在2支试管中盛有相同体积的浓硫酸和稀硫酸,试设计简单的方法区别它们。看看谁设计的方法最多,谁设计的方法最简单,谁设计的方法最有创意。

按此要求,跟现行教材配套发行的《教师教学用书》第78~79页,一共提供了10种方法供教师教学时参考。本文拟对浓硫酸和稀硫酸的区别方法做些补注。

1 教师对所区别的硫酸必须做到心中有数

下表列出了浓H2SO4和几种常用稀H2SO4在15℃时的物理常数[1]。

不过笔者注意到,全国各地的化学试剂商店出售的分析纯浓H2SO4,都是符合部颁标准GB/T625-1989,浓硫酸的质量分数为95%~98%。也就是说,我们实际用到的符合国家标准的试剂浓硫酸的浓度,一般都略低于教科书上说的浓H2SO4(ρ=1.84 g/cm3浓度为98%)。上表所列数据可供实验者参考。其次,在实际区别时,实验者切不可把稀H2SO4当成是水!否则脱离实际。建议教师引导学生实际区别时一般以选用1:1~1:4的稀H2SO4为宜。

2 区别浓硫酸和稀硫酸方法补注

2.1 煮沸法

两个小试管里,分别注入2mL浓H2SO4和2mL体积比为1:1~1:4的稀H2SO4,用同一个有稳定小火焰的酒精灯,用同样的手势给液体加热煮沸这两种酸。笔者煮沸1:1的稀H2SO4用了45s,煮沸浓H2SO4用了95s(煮沸水约30s)。可见煮沸法是区别这两种酸原理比较简单,操作比较容易的一种方法。

还有比煮沸法更简单的方法。

2.2 表面张力比较法

(1)浓H2SO4的表面张力比水大。同样两只滴管的管尖端悬一滴液体,体积小的是浓H2SO4,体积大的是稀H2SO4(如果是水滴,体积会更大些)。

(2)取两个规格相同的小量筒,用同一个胶头滴管,用相同的手势取相同滴数的酸(如50滴、60滴、80滴均可)滴入量筒,体积小的是浓H2SO4,体积大的是稀H2SO4(如果是相同滴数的水,体积会更大些)。

注:1滴液体体积的大小跟两种因素有关:一是液体的表面张力——表面张力大的,1滴液体体积小,表面张力小的,1滴液体的体积大;二是滴管尖端的口径——口径小的,1滴液体的体积小,口径大的,1滴液体的体积相对较大。一般说来,标准酸碱滴定管,约是19~20滴/mL,1滴≈0.05mL;1mL水大约是19~20滴/mL;1mL浓H2SO4大约是39~41滴/mL。同体积的水与浓H2SO4的滴数比约是1:2;1体积稀H2SO4和浓H2SO4与水的体积关系理应在1与2之间。

(3)在一块玻璃片相隔2~3cm的A、B两处,各滴下1滴酸液,玻片上被浸润面积小的是浓H2SO4,浸润面积大的是稀H2SO4。

2.3 密度比较法

(1)把两个小试管插入盛满水的大烧杯中,注入相同体积的两种酸(如各10mL),试管下沉得深的是浓H2SO4,另一个是稀H2SO4(如图1)。

(2)在托盘天平的左右两个盘上各放一个相同大小的表面皿(或培养皿),调平天平后,用滴管分别注入相同体积(如两滴管)的酸液,天平托盘下降明显的是浓H2SO4,另一个是稀H2SO4。

2.4 吸水法

(1)在托盘天平的左右两个盘上各放一个相同大小的表面皿,两个表面皿分别都注入相同体积的两种酸后,迅速把天平调平,观察2min后,托盘下移的酸是浓H2SO4,另一个是稀H2SO4。(此法在北方冬季气体干燥时可能不明显-编者注)

(2)试管里注入2~3mL浓H2SO4,加入2~3滴饱和FeSO4溶液,逐渐析出大量白色FeSO4沉淀(FeSO4不溶于浓H2SO4)的是浓H2SO4,另外一个是稀H2SO4。

(3)按下表所列(示)顺序操作,每个试管里都加入黄豆堆量大小有色固体(结晶水合物),当各加入1滴管酸液,观察在1~2min之后,如果有表内所示颜色变化现象的是浓H2SO4,没有颜色变化的是稀H2SO4。

(4)两种盛H2SO4的试管都用胶塞密封好存放一些时间。如图2所示,在插有单孔橡皮塞玻璃棒的一端,用棉线或胶圈固定好一片浸湿有红色CoCl2溶液的滤纸,插入盛有酸液的试管密封好,经过3~5min后,如果红色试纸变成蓝色的是浓H2SO4,没有颜色变化的是稀H2SO4。

实验者注意,浸湿滤纸片用的试剂最好用CoCl2的浓溶液,也可以用绿色的CuCl2浓溶液,不宜用蓝色的CuSO4溶液。

(5)用温度计水银球一端沾取一点酸液,悬置在空气中观察温度变化:温度上升幅度较大的是浓H2SO4,温度没有变化或略有上升的是稀H2SO4。

2.5 脱水法

(1)在一片废报纸的A、B两处,分别滴加1~2滴液体,液体浸渍处迅即变黑的是浓H2SO4,没变化的是稀H2SO4。

(2)用酸液把火柴梗(木条)浸湿,片刻后能使火柴梗变黑的是浓H2SO4,不能使火柴梗变黑的是稀H2SO4。

2.6 与纤维素反应法

(1)选一片滤纸,或红、蓝色石蕊试纸,或pH试纸,在纸上滴1~2液体,滤纸或试纸被液体溶解的是浓H2SO4(滤纸暂不炭化,溶解出一个空洞),没有这种现象的是稀H2SO4。

(2)两个小试管里都注入约2mL液体,用玻璃棒送进去酒精棉球那样一丁点脱脂棉团,振荡试管,棉团能被液体溶解(化了)的是浓H2SO4,棉团没有发生变化的是稀H2SO4。

2.7 氧化法

(1)用玻璃棒沾取半滴液体去浸湿火柴梗的药头,2~3s之后,能使火柴药头着火燃烧的是浓H2SO4,没有这种现象发生的是稀H2SO4。原来,火柴药头中有KClO3,它与浓H2SO4接触会发生下列反应[2]:

3KClO3+2H2SO4=KClO4+2KHSO4+H2O+2ClO2

ClO2是一种强氧化剂,本身可燃烧,也极易使可燃的火柴梗燃烧。

(2)两个试管里都放进绿豆大小的KClO3晶体,用滴管注入几滴液体,如果听见试管里发出一连串爆炸声音,那加入的这种液体就是浓H2SO4,而稀H2SO4没有这种现象。反应原理同前,这是浓H2SO4和KClO3反应生成ClO2同时放热发生爆炸所致。

(3)两个试管里各放进一丁点白色的KI晶体,用滴管各加入1~2滴液体把晶体浸湿,使白色晶体变成紫黑色的是浓H2SO4,不出现这种现象的是稀H2SO4。

2KI+3H2SO4=2KHSO4+I2+SO2↑+2H2O

(4)两个试管分别注入1~2mL样品酸,稍微加热(不必煮沸),投入米粒大的NaBr(或KBr)晶体,溶液显橙红色并伴有白雾冒出管口的是浓H2SO4,没有这种现象的是稀H2SO4。

NaBr+H2SO4=HBr↑+NaHSO4

2NaBr+3H2SO4=2NaHSO4+Br2+SO2↑+2H2O

(5)两个试管分别注入1~2mL样品酸,再分别滴入1~2滴饱和NaBr溶液,溶液颜色逐渐由浅红变成橙红的是浓H2SO4,无颜色变化的是稀H2SO4。

(6)两个试管分别都注入2mL样品酸液,分别放进一片光亮的紫红色Cu片,两个试管都没有什么现象发生,当加热酸液,酸液逐渐呈浅棕色—棕色—棕黑色的是浓H2SO4,没有颜色变化的是稀H2SO4。

(7)两个试管分别都注入2mL样品硫酸,分别滴进1~2滴饱和蔗糖溶液,逐渐呈棕色到棕褐色再到黑色的是浓H2SO4,另一个是稀H2SO4(饱和蔗糖溶液中的水与浓H2SO4混合时放热,热的浓度较大的稀硫酸仍然具有较强的氧化性)。

2.8 复分解反应法

用石灰石粉区别:这或许是读者不曾想到的。原来石灰石粉末与稀H2SO4反应生成不溶性CaSO4(不溶于稀H2SO4),反应一开始就趋于停滞状态(产生CO2气泡明显要少);而与浓H2SO4反应生成可溶性Ca(HSO4)2而离开CaCO3,使反应持续下去,产生CO2气泡又多又快。

CaCO3+2H2SO4=Ca(HSO4)2+H2O+CO2↑

在两个试管里,都装入少量石灰石粉末,用滴管加入待区别酸液,反应最激烈,产生大量气泡的是浓H2SO4,产生气泡相对较少的是稀H2SO4。

2.9 粘度法

两个小试管里都装入相同体积(如10mL)样品硫酸,当倒置试管把液体全部倒出时,最容易倒出来,同时又流淌得干净利索彻底的是稀H2SO4,那种像炒菜倒菜油一样,流淌缓慢,甚至流淌成细线,最后1~2滴很难滴下的,是粘稠度较大的浓H2SO4。

2.10 H+氧化法

两个试管里都注入2mL酸液,分别投入Zn粒,Zn被H+氧化立即冒气泡的是稀H2SO4,不立即冒气泡的是浓H2SO4。

3 给导电法的补注

按教材练习题要求,区别方法要操作简单,有创意,即方法本身要看得见,摸得着,用得上,用得灵。以上合计总共罗列了除教师教学用书以外的近30种方法,未必都符合上述要求。读者可以把你认为操作简单、最有创意的方法择其善而用之。

笔者最后还想补注的就是对《教师教学用书》的区别方法(10)-导电法的一些认识。

确有多处文献报道说[3]:不含杂质的100%的硫酸(所谓—水合SO3)几乎是不传导电流的。并由图3可以看出,大约30%(1:4)的硫酸具有最好的导电性。

笔者实地考查了浓H2SO4的导电性实验,那是一个一做就灵(导电)、没有任何难度的实验。

笔者认为,我们教材提供的习题是“两支试管中盛有相同体积的浓H2SO4和稀H2SO4”。这是一个非常实际的问题,谁能提供那种理论上真正100%的无水H2SO4呢?即使可以提供,在实际使用过程中,具有如此强烈吸水性的浓H2SO4能防止它吸收空气中的水么?更何况我们实际能够买到的浓H2SO4,只能是符合部颁标准的分析纯的含H2SO4 95%~98%的浓H2SO4。一句话,现实中没有100%的纯硫酸。可见,即使是100%纯H2SO4和我们可能提供给学生区别的浓H2SO4实际上都是可以导电的。所以《教师教学用书》推荐的用导电法区分浓H2SO4和稀H2SO4的方法是脱离实际的,不可取的。

参考文献:

[1][苏] Ю. B.卡尔雅金著.无机化学试剂手册[M].北京:化学工业出版社,1969:289~293.

[2]傅鹰著.大学普通化学(下册)[M].北京:人民教育出版社,1982:327~328.

[3]Б.В.涅克拉索夫著.普通化学教程(中册)[M].上海:商务印书馆,1956:296.

[4]北京师范大学无机化学教研室编.无机化学(下册)(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2003:50.

[5]陆英麟.无水硫酸能否导电[J].化学教育,1988,(4):55.

降低甲醛回收塔废水中甲醛含量研究 篇4

通过稳定甲醛回收塔进料浓度、在保证塔体甲醛浓度梯度率上移的前提下,适当减小塔底蒸汽量和减少回流比、降低操作压力、降低采出浓度等技术改进和操作优化,使甲醛回收塔塔底废水的甲醛含量降低10倍,增加了甲醛回收量,经济效益突出,减少甲醛排放降低了污水处理成本及对环境的污染,甲醛回收达国内领先水平。

1 原理

甲醛回收塔通过加压的方法对甲醛和水恒沸液进行分离,塔顶出来的是甲醛水溶液,塔底组成主要是水。回流比是影响精馏塔分离效果的重要因素,通过减少回流比,使馏出液组成降低,釜残液组成升高。通过改变压强、减小回流比、适当减少蒸汽量、降低采出浓度,减少塔底排放甲醛浓度[2]。

2 工艺流程

2.1 工艺流程概述

甲醛回收塔是是共聚甲醛生产工艺中最关键设备之一。浓度为10%左右的甲醛溶液,经甲醛回收塔进行有效的精馏分离,在一定的压力下,经蒸汽加热后的气相上升,与经回流泵打回的液相,进行传质传热交换,易挥发组分上升,难挥发组分下降,从而达到塔顶易挥发组分甲醛水溶液浓缩至40%左右,进行回收利用。塔底重组分只含有微量甲酸的废水,且保证甲醛含量在2000mg/L以内,排至废水池,而后经废水泵输送至污水处理站进行集中处理,以此达到聚甲醛系统中水外排的目的,保证生产的稳定。

2.2 工艺过程存在问题

改进前甲醛回收塔底废水甲醛含量指标为0.2%,在塔底排放过程中大量甲醛随废水排入污水处理站,增加污水处理成本,同时造成原料的浪费(吨聚甲醛耗甲醇比理论值高0.1 t)和蒸汽消耗的增加。

3 采取措施

主要从技术改造和操作优化两方面对甲醛回收系统进行改进。首先对甲醛回收塔及附属设备进行如下改造:E-283换热器冷却水管线,为满足系统高负荷运行的需要,使换热器E-283的换热效果更加稳定,添增E-283的WCR回水管线,必要时可以把热水切换成循环水,同时在工艺操作中做一系列调整:将回流比降低0.1,将回收塔操作压力降低0.02 MPa,甲醛回收塔顶部采出浓度由41%降至39%,将精馏塔的整个塔体浓度梯度率向上平移,有效的保证了物料的回收和塔底排放的控制。为甲醛回收塔安全、稳定运行提供保证,有利于节能降耗,为国内先进水平。最终达到了工艺技术需求与经济成本的最佳平衡。

3.1 稳定进料浓度

稳定甲醛回收塔进料储槽T-288内的甲醛浓度是操作中的主要因素,T-288有6股进料,其中影响最大的有3股,三聚甲醛回收塔C-260的稳定与否直接影响到塔底出料P-261的稳定,所以稳定C-260的0.3 MPa的操作压力,充分分离回收三聚甲醛和甲醛,并减少甲醛液在系统内循环三聚甲醛精馏操作的影响。

3.2 适当减小回流比

减小回流比就意味着降低甲醛回收塔塔顶回收甲醛的浓度,回流比的大小影响着塔顶出料中轻沸物含量的高低,回流比越小,塔顶出料中轻沸物越多,采出量越大,根据精馏塔的这一特性,降低回流比可以增加塔顶出料中甲醛的含量,这样不但减少了塔底产品中的甲醛含量,同时还有效的降低了甲醛回收塔再沸器E-281的蒸汽用量,降低了生产成本,起到了节能降耗的作用,在优化前甲醛回收塔的回流比为1.5,在经过长时间的观察后,在回流比降低到1.4时,适当降低塔温,可以在保证塔顶出料中甲酸不超标的情况下可有效的降低塔底废水中的甲醛含量。

3.3 降低甲醛回收塔的操作压力

随着压力的降低,甲酸的沸点要比甲醛水溶液的沸点上升的更快,利用这一特性,根据生产装置的实际运行情况,将甲醛回收塔的压力由0.52 MPa降至0.50 MPa更有利于甲醛的回收及甲酸的排出,进一步回收了甲醛并降低了底部甲醛的排放。

3.4 减小回收塔底部的排放

甲醛回收塔满负荷为38m3/h,暂按进料30 m3/h计算,进料浓度为7%左右,采出浓度43%,若采出浓度减至40%,则底部排放量则由25.1 m3/h减至24.75 m3/h,或者可以再低,这样整个回收塔系统甲醛的梯度率从上至下就有所减小,避免了底部排放超标。

3.5 稳定甲醛回收塔的操作

精馏效果的好坏,受到诸多方面的影响,进料浓度的变化、负荷大小的变化、蒸汽压力是否稳定,回流比的大小、塔顶和塔底温度压力的变化及温差压差,设备管线是否故障,仪表空气有无泄漏等,都在很大程度上影响着系统物料在精馏塔中的梯度率,因此维持回收塔各参数系统稳定,平时技术人员和经验丰富的熟练工加强联系,不断优化工艺操作指标,通过仪表调试、提高员工责任心、加强安全培训等措施来提高整体员工的素质,是保证系统稳定运行的基本保障。

4 实施效果和效益

经过上述改进,优化前废水排放中甲醛含量为0.2%左右,优化后废水排放中甲醛含量可以降到0.02%以下,但在实际的操作过程中,甲醛回收塔塔底甲酸排放量减小,不利于系统中甲酸的去除,导致系统内甲酸积累过多,造成甲酸对塔、换热器和管道的腐蚀。经过综合考虑,塔底废水中的甲醛含量指标确定为0.03%~0.08%。

通过改造使甲醛回收塔排放的废水中甲醛含量由0.2%降至0.03%,减少了有毒有机物甲醛的排放,减少了废水处理成本,有效保护环境少受污染,降低生产过程中的能源消耗,具有良好的经济和社会效益。

摘要:通过稳定甲醛回收塔进料浓度、减少回流比、降低操作压力、降低采出浓度等技术改进和操作优化,使甲醛回收塔塔底废水的甲醛含量降低10倍,增加了甲醛回收量,经济效益突出,减少甲醛排放降低了污水处理成本及对环境的污染。

关键词:甲醛回收塔,废水,甲醛

参考文献

[1]王晓明,徐泽夕,王越峰,等.聚甲醛的生产和应用[J].塑料工业,2012,40(3):46-48.

对浓硫酸与稀硫酸比较的探究教学 篇5

郭君瑞台州市 温岭中学,设计构想

高中化学新课程非常强调课堂教学要使学生在“知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观”三方面得到统一和谐的发展。为有效落实新课程理念,我们进行了相当长的探索与实践,并结合自身的特点,形成了化学课堂教学设计的基本策略,即“围绕一个核心、贯穿两条主线、遵循三个原则”。所谓“围绕一个核心”即教学设计要以促进学生的发展为核心。“贯穿两条主线”指的是课堂教学设计要紧紧围绕“三维目标”,正确处理好知识主线和能力主线的关系,使两者相益得彰;要体现以知识为载体,对学生进行能力训练,进一步提高学生的科学素养和人文素养。所谓知识主线是根据学生的认知特点和教学内容来重新优化组织和设计的一系列知识点。能力主线是由这些知识点的能力价值构成的,并让学生在获取知识、应用知识解决问题的过程中使能力得到充分发展的教学环节。若以人教社化学教材中的“硫酸”为例,则该课的知识主线可简单地表示为硫酸的用途→物理性质→吸水性→脱水性→强氧化性→知识网络,这中间也胶连着稀硫酸与浓硫酸性质上的差异;能力主线为问题情境→提出猜想与假设→设计实验方案→实施实验方案→讨论与评价→得出结论。“遵循三个原则”指的是化学教学设计要充分体现可行性原则、互动性原则和系统性原则,从而从真正意义上提高课堂教学的有效性,激发学生学习的兴趣,增强学生学习的主动性、自主性和创造性。教学目标

(1)知识与技能:①了解浓硫酸的物理性质、吸水性、脱水性和强氧化性;②知道浓硫酸与稀硫酸性质上的差异,初步学会浓硫酸与稀硫酸的鉴别方法;③初步学习化学实验方案的设计与评价。

(2)过程与方法:①初步学会运用观察、实验、查阅资料等手段获取信息,并运用比较、归纳等方法进行信息加工;②经历浓硫酸的强氧化性的探究过程,初步学会科学探究的基本方法。

(3)情感态度与价值观:①通过浓硫酸强氧化性的探究,了解量变质变规律及现象与本质的关系,养成务实求真的科学态度;②通过实验、讨论与交流,体验科学探究的乐趣,增强学习的主动性。教学策略

硫酸这一节的知识重点是浓硫酸的强氧化性,知识难点是脱水性与强氧化性;能力培养的重点是观察能力、思维能力和解决问题能力,能力培养的难点是过程分析中的逻辑推理能力。对学生来说,他们已初步掌握了酸的通性、浓硫酸的吸水性、脱水性和氧化还原反应原理等基础知识,以及试管、酒精灯等常见仪器的使用,但基于高一学生的学习水平和开展探究学习所需的一些基本技能,我们认为硫酸这一节的教学应是教师引导下的探究学习、小组合作学习和讲授法的有机统一。教学过程中采用的主要策略有:

(1)以探究的方式开展学习,通过创设问题情境和提供相关材料,启发学生主动思考,帮助学生形成良好的思维方式,领悟形成知识结论的科学方法和科学态度。教学中演示实验与学生自主实验相结合,坚持以学生为本,突出过程分析,即教学过程不只是关注学生掌握知识结论情况,而是更关注学生对知识形成过程的探索与理解,让学生自已去观察、比较、分析,自已去发现新知,得出结论。

(2)开展小组合作学习。合作学习发生在学习过程的始终,给学生提供更多的交流讨论的机会和空间。鼓励学生从多个角度提出问题,寻找尽可能多的答案,给予他们足够多的时间进行思考,不要过早地予以中止;给学生创造展现的机会,即让他们展现学习结果,展现能力,展现个性,让学生在得到展现的满足中认识自我、规范自我、评价自我、发展自我。

(3)教学中教师是一位协作者、帮助者和指导者,并依据反馈信息,通过启发、暗示等方法调控教学进程。

(4)在评价方式上,既关注学习结果,又关注学生在学习活动中的表现。

(5)运用多媒体技术进行教学,让各种情境、实验的微观现象生动活泼地展现在学生面前。教学过程

4.1复习旧知 引入新课

投影:硫酸的用途(实物图片)

学生:根据图片实物叙述硫酸的用途

师问:1.现有两瓶等体积的20%的稀硫酸与98.3%的浓硫酸,请问它们在组成和物理性质上有何不同?

2.有哪些方法可区分上述两瓶硫酸?

3.稀硫酸能否变成浓硫酸?具体有哪些方法?

学生活动:(1)观察两瓶等体积的硫酸样品,比较两者的粘度,掂一下两者的质量。

(2)相互间交流讨论,对上述问题尝试作出解释。

师生讨论后归纳:

投影:

(一)硫酸的物理性质与组成4.2 对照实验 体验差异

启发:既然浓硫酸与稀硫酸在组成与物理性质上有较大的差异,那么,在化学性质上是否也存在一定的差异呢?

投影:(1)分别将浓硫酸、稀硫酸滴入盛有硫酸铜晶体的试管中。

(2)用玻璃棒将浓硫酸、稀硫酸分别点在蓝色石蕊试纸和火柴梗上,观察实验现象,并分析其原因。

学生活动:同学两人一组,按上述要求完成实验。教师巡视,对有困难的同学给予指导帮助。

师问:哪一组同学来汇报实验现象,并作出解释?

学生:在硫酸铜晶体中加入稀硫酸,硫酸铜溶解,溶液呈蓝色;加浓硫酸的晶体由蓝色变为白色,这是由于浓硫酸具有吸水性之故。蓝色石蕊试纸遇稀硫酸显红色,遇浓硫酸变黑;火柴梗遇浓硫酸变黑,这是由于浓硫酸具有脱水性。

追问:浓硫酸的吸水性与脱水性有何本质区别?

学生:略

讲述:2002年大学生用浓硫酸伤熊事件,强调浓硫酸的腐蚀性。

投影:

(二)浓硫酸的特性

1.吸水性:吸收水分子的性质。

2.脱水性:被脱水物没有现成的水分子,而是将被脱水物中的氢氧元素按水的组成比脱去的性质。

4.3 引导探究 提升素养

提出问题:较活泼的金属如Al、Zn、Fe等与稀硫酸作用会产生H2,若将稀硫酸换成浓硫酸将又怎样?也就是说浓硫酸是否有氧化性?

猜想与假设:(1)若硫酸中的氢元素得电子应有H2产生;若硫酸中的硫元素得电子,可能生成SO2、S或硫化物等。

(2)铝得氧成为氧化铝,再与硫酸反应生成硫酸铝。

投影:(1)将长约25cm的铝片一端先在浓NaOH溶液浸一会儿,取出用蒸馏水冲洗,再插入盛有浓硫酸的试管中,观察现象,并作出解释。

学生活动:实验,观察现象,尝试解释。

学生1:无现象,Al与浓硫酸不反应。

学生2:可能发生了化学反应,只不过现象不明显。

查阅教材:常温下,铝与浓硫酸作用首先形成致密的Al2O3薄膜,阻止Al与浓硫酸继续反应,这个现象叫钝化。

讨论:根据氧化还原反应原理,分析金属铝与浓硫酸反应的得失电子情况。结论:常温下铝、铁遇浓硫酸会发生钝化,用它们做的容器可贮运浓硫酸;钝化是一种化学变化;在加热条件下铝、铁均可与浓硫酸发生化学反应;反应中浓硫酸中的+6价S得电子,显示氧化性。

提问:浓硫酸的氧化性强弱如何?其还原产物又是什么呢?

引导学生分析推理,并由此设计实验方案:(选择还原性较弱的金属铜)

(1)分析可能的还原产物和氧化产物:H2SO4→SO2、S或硫化物;Cu→CuO→CuSO4。

(2)根据反应物、反应的条件及可能的产物选取发生装置、判断可能的实验现象、还原产物的检验和如何防止可能的还原产物对环境的影响。

学生分组实验:2人一组,按讨论得到的实验方案完成Cu与浓硫酸反应的实

验,允许有其它不同的实验方案并存。观察实验现象,相互交流并得出结论。

小组汇报:(1)常温下无明显现象,加热后能反应

(2)铜片表面有黑色物质出现(可能是什么物质,能否用简单的实验加以验 证?)

(3)试管内有酸雾产生(新问题:这又是怎样产生的?)

(4)品红溶液褪色(新问题:是什么物质?是什么元素得电子?)

(5)上层溶液加到水中变蓝色

(6)底部有白色晶体生成(新问题:这是什么物质?如何证明是无水硫酸铜呢?既然有水生成,为什么硫酸铜不变蓝?)

讨论:(1)整个过程中发生了什么反应?化学反应应如何表示?浓硫酸显示了什么性质?

(2)若铜过量,硫酸是否会被完全消耗? 如果是足量的Zn与浓硫酸反应,则情况又将怎样?

结论:(1)浓H2SO4具有强氧化性。加热时能与绝大多数金属反应(Pt、Au

除外),一般还原产物为SO2,常温时Al、Fe遇浓H2SO4会产生钝化。

(2)浓硫酸为氧化性酸,稀硫酸为非氧化性酸,且氧化性:浓H2SO4>稀H2SO4。

4.4 联系实际 综合创新

讲述:浓硫酸除了与金属单质反应外,在加热条件下能与非金属单质如C、S等发生氧化还原反应。如:C+2H2SO4 CO2↑+2SO2↑+2H2O

演示:按下图要求完成实验,要求学生仔细观察实验现象,并作出解释。

交流讨论:(1)装置A、B、C、D、E中各有什么现象?并说出B、C、D、E中各试剂的作用。什么现象能说明产生的混合气体中含有CO2。

(2)蔗糖与浓硫酸混合后,形成疏松多孔的海绵状的炭,同时可闻到刺激性气味,请问原因是什么?整个过程中浓硫酸显示了哪些性质?

(3)请用化学方程式表示A中发生的化学反应。

(4)若只用A、C、E能否同样能证明它们反应的产物?请说明理由。学生分析讨论略。

小结:浓硫酸具有强氧化性,除了能与金属单质反应外,还能将非金属单质(如C、S等)、某些化合物(如S2—、I—、Br—等)氧化。

4.5 依据规律 系统整合讲述:今天,我们用两类不同的还原剂验证了浓硫酸的强氧化性,请大家依据性质与用途的相互关系,构思这一节课的主要内容。

甲醛次硫酸氢钠 篇6

[关键词] 亚硫酸氢钠甲萘醌;鉴别试验;一般鉴别试验;亚硫酸盐;亚硫酸氢盐

[中图分类号] R921.2   [文献标识码] B   [文章编号] 2095-0616(2012)07-95-01

亚硫酸氢钠甲萘醌(menadione sodium bisulfite,MSB)又名維生素K3,主要参与肝脏凝血酶的合成和促进血浆凝血因子、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ在肝脏内的合成,所以临床主要用于促进凝血因予的活性而达到止血的目的[1]。由于其重要性与安全性及质量可控性,一直被中国药典所收载,并在品种鉴别项下与附录中的一般鉴别试验中同时规定了亚硫酸(氢)盐的鉴别试验。经检验发现,两处标准规定存在不一致之处,希望引进有关部门的重视,并及时加以修订,现报道如下。

1 相关标准

1.1 附录Ⅲ中亚硫酸(氢)盐鉴别反应[2-5]

取供试品,加盐酸,即发生二氧化硫的气体,有刺激性特臭,并能使硝酸亚汞试液湿润的滤纸显黑色。取供试品溶液,滴加碘试液,碘的颜色即消退。

1.2 亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别(2)[2-5]

取本品约80 mg,加水2 mL溶解后,加稀盐酸数滴,温热,即产生二氧化硫的臭气。

2 分析与建议

2.1 反应条件与步骤

在共性标准中,亚硫酸(氢)盐的第一个鉴别反应是亚硫酸(氢)根与强酸(盐酸)反应而生成二氧化硫的气体,在此条件下,取“供试品”与盐酸即能很好进行反应,生成的二氧化硫的气体具有特殊的刺激性(具有很强的呛鼻性),这一反应往往是在试管中进行,此时在试管口放置一条用水湿润的硝酸亚汞试液滤纸,很快滤纸即变显为黑色,那是二氧化硫与硝酸亚汞发生反应生成亚硫酸亚汞黑色物质的缘故。而亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别(2)中,要求先将“供试品” 加水2 mL溶解后,加稀盐酸数滴,温热,方能发生二氧化硫的臭气。原因为:该方法加水2 mL 及稀盐酸数滴后,本来供试品的量就不多,生成的二氧化硫的量也不多,而且在常温常压下,一体积水中可溶解40体积的二氧化硫(其中相当一部分与水反应生成遇热不稳定的亚硫酸)。所以,必须在酒精灯上加热方可闻到二氧化硫的臭气,由于释放的量不多,检验者闻到的刺激性气味远远不如共性标准方法所生成的强烈,将一条用水湿润的硝酸亚汞试液滤纸反应体系上方,反应现象很不明显,从内容表述上看,后者甚至只截取前者的第一步反应,这在鉴别的确证效果上明显要弱于前者。故此,笔者认为,亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别(2)属于画蛇添足,既将反应与步骤复杂化,又将确证效果削弱化,建议将此内容进行修订。

2.2 确证的完整性

比较上述鉴别反应可以看出,附录Ⅲ中的共性鉴别反应包含2项(气体生成及与碘的氧化还原反应),而亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别(2)仅有1项,而无与碘的氧化还原反应,造成标准内容的缺失,造成确证效果的弱化。建议药典修订时,将该部分的确证内容补充完整从而增强其定性的确证效果并与附录Ⅲ的共性规定保持一致。

2.3 修改建议

为了兼顾上述2.1、2.2所要解决的问题并与共性标准保持一致性,建议将亚硫酸氢钠甲萘醌的鉴别试验修改为“本品应显亚硫酸氢盐的鉴别反应(附录Ⅲ)”即可。

3 讨论

尽管亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别(2)一直存在上述不一致之处,但历版药典均未参照附录Ⅲ对此作出修订,表明了标准制订、复核部门没有引起足够的重视,近年来,国家对药品标准的提高加大了投入力度,这部分投入主要是用于中药品种或检查、含量测定项目,鉴别项目标准提高则投入极少,或者办进行形式审查,导致许多西药品种的鉴别项目没有得到严密的确证。另外的一个原因是由于亚硫酸氢钠甲萘醌鉴别项下还有一项专属性更强的红外光谱鉴别方法,使得其化学鉴别反应的缺点被忽略了。为维护具有法律效力的中国药典的权威性,标准修订有关部门应从客观、真实的角度出发,及早对此进行修订。

[参考文献]

[1]赵年荣,唐春美.小议维生素K3[J].中国医药杂志,2004,l(3):147.

[2] 卫生部药典委员会.中国药典(二部)[S].北京:化学工业出版社,1995:附录13,208-209.

[3] 国家药典委员会.中国药典(二部)[S].北京:化学工业出版社,2000:附录22,227.

[4] 国家药典委员会.中国药典(二部)[S].北京:化学工业出版社,2005:附录20,189.

[5] 国家药典委员会.中国药典(二部)[S].北京:中国医药科技出版社,2010:附录20,255-256.

(收稿日期:2012-03-09)

甲醛次硫酸氢钠 篇7

大修时发现503F中产生了大量的多聚甲醛沉积物, 清理十分困难, 需请专业的清理公司处理, 耗费大量人力物力。本文根据甲醛聚合的机理, 对甲醛储存优化条件进行探究, 试图找出最佳的甲醛储罐技术改造方案。

1 甲醛聚合机理

甲醛溶液的化学成分并不复杂, 除了少量的甲醇、甲酸及几种无机物杂质外, 绝大部分就是甲醛和水了。但是研究表明, 溶液中甲醛分子并不全都是以游离状态独立存在的。气态甲醛分子溶解于水后, 发生如下反应:

甲醛溶液低温久置时, 三甲醛水合物HO (CH2O) 3H还可以进行类似的缩合反应, 得到聚合度更大的链状多甲醛水合物, 即多聚甲醛;并且聚合度愈大, 其水溶性愈差, 于是导致甲醛溶液逐渐变浑浊, 最终甚至出现白色固体沉淀。甲醛溶液的自发聚合反应实际上是一甲醛水合物HOCH2OH的缩聚反应, 用通式表示如下:

一定浓度的甲醛溶液之所以能发生自发聚合反应, 主要是因为溶液中存在大量易聚合的一甲醛水合物HOCH2OH, 只要贮存时间、温度等条件合适时, 便可以发生自发聚合反应, 生成多聚甲醛;其聚合度一般小于100, 溶液逐渐变浑浊, 最终可能出现白色沉淀物[1]。

2 甲醛储存条件探究

2.1 温度

甲醛储罐的温度由一个加热系统控制 (内置盘管换热器) 。加热介质为蒸汽冷凝液, 温度为80℃左右, 因热水更易控制温度。该温度不能过高或过低。温度过高, 会产生一定量的甲酸;温度过低, 易形成多聚甲醛沉淀。因此, 寻找到最佳的甲醛溶液储存温度显得尤为重要。经验公式十分有效, 即:储存温度= (浓度值+5) ℃, 如对于37%的甲醛水溶液, 最佳的储存温度为42℃[2]。

据Celanese Chemicals数据可知, 甲醛30d的最佳储存温度与甲醛的浓度及其中的甲醇含量有着直接的关系, 如表1所示[3]。

我公司甲醛储罐采用底部管盘加热, 设计甲醛溶液储存温度为35~40℃, 由于加热温度达不到设计要求, 溶液温度多数时间维持在30℃以下, 天冷时长期低于25℃, 达不到甲醛储存的最佳温度, 甲醛会聚合成多聚甲醛, 沉淀到甲醛储罐底部, 并附着在加热盘管上, 使盘管换热效率下降, 进一步阻碍了甲醛储存温度的提升, 进而形成恶性循环。

数据表明, 在甲醛溶液中加入一定量的甲醇对阻止甲醛的聚合有一定的作用。因我公司甲醛溶液中甲醇含量为1.3%, 且储存时间较短, 所以甲醛储罐的温度应保证在42℃以上为宜。可采取如下措施:大修时彻底清理503F中的多聚甲醛沉淀物后, 在503F外侧加设保温层;在底部新配一根低压蒸汽加热管线, 并对管线加保温。保温材料一般采用矿物棉或玻璃棉, 保温层厚度取决于当地的气候条件。

2.2 连续搅拌

甲醛储罐中的甲醛水溶液不能处于静止状态, 应连续搅拌。甲醛的浓度越高, 搅拌的重要性就越为凸显。搅拌的方式可分:顶部安装搅拌器、侧部安装搅拌器、浸入式搅拌器或泵打回流[4]。顶部安装搅拌器最为常见, 与其他方式相比, 其优点是无泄漏。侧部安装的搅拌器朝向罐底和罐壁的连接处, 其缺点是有可能在密封处发生泄漏;密封材料一般采用聚四氟乙烯或三元乙丙橡胶, 侧部安装的搅拌器比顶部安装的搅拌器耗能多。浸入式搅拌器应朝向罐底和罐壁的连接处, 同时必须侧向, 这样可以造成一个好的慢循环, 但其制造材料往往面临严峻的考验。在特殊情况下, 也可考虑使用泵打回流的方式来达到搅拌的目的, 一般来说, 这种方式的能耗比前三种方式都大, 并且有生成更多甲酸的风险。

我公司503F没有搅拌装置, 如果通过技术改造加入搅拌装置, 不仅投资大, 而且增加了能耗, 其密封处也极易发生泄漏, 故此法不可取。

2.3 添加阻聚剂

2.3.1 阻聚剂阻聚机理

添加阻聚剂的目的是, 降低储存温度和延长储存时间。阻聚机理及功能一般包括以下几方面。

(1) 分子中具有多种亲水性基团, 能保持甲醛不被聚合, 或使其水合减少, 或把水合物保护起来。

(2) 分子中具有多种很强的调聚性能基团, 能迅速与甲醛水合物作用, 使缩聚反应引发链端被调聚剂封锁, 终止链反应。

(3) 具有除去甲醛水溶液中溶解氧的作用, 避免甲醛氧化, 减少能促进甲醛聚合的酸性物质的生成。

(4) 具有防止聚合物析出的作用, 并对甲酸的生成有抑制作用[5]。

2.3.2 阻聚剂的分类

有阻止甲醛聚合作用的物质近百种, 从结构上分析, 能起阻聚作用的物质主要有两大类:

(1) 分子中含有大量羟基的化合物或聚合物, 如低分子醇类、纤维素类、聚合物类、表面活性剂类。

(2) 分子中含有较多胺基的化合物, 如胍胺类、酰胺类、胺类[6]。

简言之, 甲醛阻聚剂是一种分子量大、含有阻聚基团的类型多数量多的高聚物。

2.3.3 阻聚剂的使用方法

阻聚剂是一种高分子化合物, 不溶于水, 易溶于甲醇。甲醛阻聚剂使用前, 用甲醇作溶剂配制阻聚剂———甲醇溶液。配制浓度以控制在2% (质量分率) 范围内为最佳。

使用前, 按阻聚剂与甲醛溶液的质量比加入, 用量为 (10~50) ×10-6, 即吨甲醛产品的阻聚剂用量为10~50g。

气温较高, 冬季最低气温不低于-10℃的地区, 最大用量一般不超过20×10-6;冬季最低温度一般在-15℃左右的地区, 最大用量一般不超过30×10-6;冬季寒冷, 气温在-20~-30℃左右的地区, 最大用量一般不超过50×10-6。生产单位可根据当地气温以及需要选择阻聚剂用量。应当注意的是, 阻聚剂只具备阻聚的功效, 却无解聚的功能[7]。

由于我公司的甲醛是每隔2~3d由公司甲醛装置一次性提供的, 液位拉低后再重新加入。故可以在装备上适当加以改造, 在甲醛搅拌罐 (528L) 入口管道处添加甲醛阻聚剂计量泵和甲醛阻聚剂储罐, 定期配制甲醛阻聚剂溶液, 并计量加入甲醛加入系统。阻聚剂市场价格大约在200元/kg, 根据我公司所处的环境温度和甲醛储存方法, 吨甲醛产品加入量以5×10-6计, 每天需消耗0.2kg阻聚剂, 约40元, 每年花费14 600元, 增加了生产成本, 且需进行设备改造。

由于阻聚剂为高分子材料, 不溶于水, 需用甲醇配制2%的阻聚剂溶液, 虽然阻聚剂溶液加入量极少, 但对后系统的影响还不能确定 (尤其是对UF形成的影响) 。因此, 综合经济和生产安全方面的因素, 暂不考虑此种方法。

3 改造方案及效果

综上所述, 笔者认为如想彻底解决甲醛储罐中甲醛聚合沉淀问题, 需从以下几个方面入手。

(1) 在大修时, 聘请专业清洗公司彻底清理甲醛储罐中的多聚甲醛沉淀, 修理或更换蒸汽冷凝液加热装置 (目前盘管有漏) 。据文献报道[8], 多聚甲醛热稳定性较差, 解聚方法主要有热解聚, 酸催化解聚和碱催化解聚。热解聚和酸催化解聚, 由于加热温度较高, 均会产生甲醛蒸气[9,10], 不符合生产实际。如不对甲醛储罐进行人工清理, 可采用碱催化解聚法对甲醛储罐中多聚甲醛进行解聚, 则前期控制甲醛储罐温度在60℃左右, 重新投用NaOH加入系统, 向甲醛储罐中加入NaOH溶液, 使多聚甲醛在碱催化下缓慢解聚。之后, 可适当降低储罐温度至42℃以上。

(2) 在甲醛储罐 (503F) 和甲醛搅拌罐 (528L) 外层, 及其连接管道上加设保温层, 并在甲醛搅拌罐中加入管盘加热装置。由此保证甲醛的储存温度, 减少甲醛聚合。

(3) 在生产操作时, 降低甲醛储罐的液位至20%, 减少甲醛在甲醛储罐中的停留时间, 提高盘管换热效率, 从而提高甲醛温度, 减少甲醛聚合。

(4) 必要时, 甲醛装置可在甲醛输送之前或生产时加入适量的阻聚剂 (吨甲醛产品约1×10-6) , 从而减少甲醛聚合。

2012年4月化肥二部装置大修, 我们在甲醛储罐中加入NaOH固体, NaOH固体溶于水后放出热量, 使甲醛储罐温度达到60℃以上, 甲醛聚合物逐渐溶解, 对甲醛储罐的清理取得了一定的效果;并在甲醛储罐底部新配一根低压蒸汽加热管线。为以后的生产积累了宝贵的经验。

摘要:分析尿素装置机械造粒单元甲醛储罐中甲醛的聚合机理, 探讨防止甲醛聚合的方法, 提出合理的改造方案并用于实际生产。

关键词:机械造粒,甲醛储罐,甲醛聚合,阻聚剂,改造方案

参考文献

[1]丁邦琴, 邱鑫, 李百见.甲醛阻聚剂作用原理及其应用[J].广东化工, 2007, 34 (6) :101~104.

[2]韩卫.张业军.工业甲醛贮运过程中聚合物的处理和应用[J].甲醛与甲醇, 2004, 21 (2) :9~13.

[3]Celanese Chemicals Product Handling Guide (塞拉尼斯化工产品处理指南) .

[4]何幸, 黄耀辉.甲醛溶液储存条件探究[J].甲醛与甲醇, 2004, 21 (6) :18~20.

[5]刘魁, 李子成, 李景印, 等.高效甲醛阻聚剂的研制[J].化学试剂, 2006, 28 (2) :115~117.

[6]邵炜.如何防止甲醛生产和储存过程中生成多聚甲醛[J].新疆化工, 2009, 22 (4) :37~38.

[7]李瑞林.走出甲醛阻聚剂的使用误区[J].甲醛与甲醇, 2005, 22 (5) :18~19.

[8]郭明一, 余建忠.废多聚甲醛的回收利用[J].石油化工环境保护, 1992, 15 (3) :51~52.

[9]刘长春, 云国华.碱催化下福尔马林沉淀物解聚的研究[J].化学世界, 1994, 48 (2) :65~66.

硫酸氢钠催化合成非诺贝特工艺优化 篇8

非诺贝特为第二代苯氧乙酸类调脂药[1]可以降低血清甘油三酯、胆固醇和低密度脂蛋白、升高高密度脂蛋白,在临床应用中具有不可代替的地位[2,3]。本品在体内经酯酶的作用迅速代谢成非诺贝特酸而起降血脂作用,具有明显的降低血清胆固醇,甘油三酯和升高高密度脂蛋白的作用,同时具有明显降低血浆的作用。

目前,工业上合成非诺贝特主要是硫酸法,即非诺贝特酸与异丙醇在浓硫酸的催化作用下直接脱水生成非诺贝特。浓硫酸作催化剂活性高、提高反应速率、价廉、降低成本,但是腐蚀设备。本文采用硫酸氢钠作催化剂[4,5],以非诺贝特酸和异丙醇为原料,合成非诺贝特,通过对影响反应的诸因素进行探讨,找出反应的最适宜条件,并对工艺流程进行优化,旨在减少生产过程中废水、简化生产工艺等,为非诺贝特的工业应用提供新的思路。

1 实验部分

1. 1 实验仪器与设备

试剂: 异丙醇,国药集团化学试剂有限公司; 甲苯,上海国药集团化学试剂有限公司吗; 硫酸氢钠,天津市宏生达化工产品销售有限公司; 非诺贝特酸,自制。

仪器: 三口烧瓶; 分水器; 回流冷凝器; 电子恒速搅拌器,杭州仪表电机有限公司; 调温电热套,北京永光明医疗仪器厂; 真空泵; 电子天平; 温度计等。

1. 2 试验方法

检查气密性后,在装有搅拌机、分水器、回流冷凝器、温度计的四口烧瓶中加入非诺贝特酸、异丙醇、二甲苯、和一水合硫酸氢钠,摇匀后测定pH值,用电热套缓慢加热,并控制回流速度,至分出水量达理论量或无水分出时,反应结束。稍冷后取样测定其酸值,并用氢氧化钠调节至中性。将反应液转入蒸馏烧瓶中进行蒸馏,通过常压蒸馏将带水剂甲苯蒸馏出进行循环使用。蒸馏液加入活性炭脱色,热滤。滤液中加入少量异丙醇,溶解完毕。降温后析出非诺贝特,抽滤。干燥后得白色或类白色固体产品。

1. 3 实验结果讨论

根据对反应过程的研究,选取反应时间( A) ,醇酸摩尔比( B) ,带水剂用量( C) 和催化剂用量( D) 为影响因素,每个因素分三个水平,列出水平表,见表1。

实验结果见表2。

通过正交试验,可以知道影响非诺贝特产率的主要因素是醇酸摩尔比,其次是反应时间、催化剂用量、带水剂用量,从实验结果可以得到,最佳反应条件为: 以0. 1 mol非诺贝特酸为基准,醇酸摩尔比为3. 5∶1,反应时间为3 h,催化剂用量为2. 5 g,带水剂用量为20 mL。

在上述优化的条件下进行重复实验,结果见表3。

从结果可知,最优条件下的产率偏差不超过5%,说明该条件可靠。

( 1) 醇酸摩尔比对酯化产率有很大影响。由于酯化反应为可逆反应,为使平衡向有利于产物生成的方向移动,通常采用使某一反应物过量的方法。反应物中异丙醇和非诺贝特酸相比,分子小,粘度低,且价格较低,往往先考虑加大异丙醇的量,增大异丙醇的用量,有利于反应向生成酯的方向移动从而提高酯化率,异丙醇是反应物,而且共沸脱水也要消耗少量的异丙醇,因此异丙醇的用量应大于理论的醇酸摩尔。

( 2) 反应温度在酯化反应中是一个很重要的因素。温度在较低时,酯产率很低,随温度升高,产率增加。当反应温度在120 ℃ 左右时,回流正常。如反应温度继续升高,会引发一些副反应,产率反而降低,因此,反应温度应控制不超过在120 ℃ 。

( 3) 本实验选用甲苯作为带水剂时,反应温度适宜,使用效果较好,在一定程度上提高了酯的收率。加入带水剂可使反应过程中生成的水及时除去,使平衡向生成酯的方向移动,缩短反应时间。减少带水剂用量或不加带水剂,不仅酯化率有所降低,酯化反应温度也不易控制。但加入过多带水剂,不仅相对降低了醇、酸的浓度,还使反应温度降低。

( 4) 本实验选用的催化剂需从它的腐蚀性、催化效果、价格、酯化反应后催化剂是否容易分离、能不能再回收利用等因素来考虑,硫酸氢钠是一种价廉易得的常见晶体,难溶于反应体系,易于从反应体系中分离,能够重复使用,在多次使用中的催化活性还是很高。

2 工艺优化

在整个试验过程中,为降低原料成本,减少 “三废”的排放量,对催化剂硫酸氢钠进行循环使用。催化剂的重复使用性能是选择催化剂的重要指标。反应完毕后,硫酸氢钠呈白色固体细粒沉降在圆底烧瓶底部,反应液用 “倾析法”直接倒出蒸馏,催化剂留在反应瓶中,再按上述优反应条件进行反应,重复使用的结果见表4。

说明硫酸氢钠作为催化酯化反应的催化介质可以被重复使用,经过一两次酯化反应后催化性能有所下降。使用几次后的酯化率有所降低的原因主要是每次分离催化剂时,不可避免地有极少量的损失; 另一方面是随着反应次数的增多、时间的延长,催化剂活性有所下降,所以,在使用过程中需不断补充, 才能使催化剂发挥更好的催化效果。

3 结论

硫酸羟胺中硫酸铵的测定方法探究 篇9

本方法是将溴甲酚绿替代甲基红指示剂, 用甲醛法测定总氮, 再用高锰酸钾法测定羟胺中的氮含量, 差减法计算硫酸铵的氮含量, 再折算出硫酸铵的含量。本测定方法的相对标准偏差小于0.2%, 变异系数小于0.2%, 加标回收率在99.52%~100.48%。

1 实验部分

1.1 试剂和材料

1.1.1 硫酸铁溶液:

29g/L;

1.1.2 甲醛:

AR级;

1.1.3 硫酸羟胺:

AR级;

1.1.4 硫酸铵:

AR级;

1.1.5 高锰酸钾标准溶液:

(GB 601) , c (1/5KMnO4) =0.1mol/L;

1.1.6 氢氧化钠溶液:

(GB 601) , c (NaOH) =0.1mol/L;

1.1.7 氢氧化钠标准溶液:

(GB 601) , c (NaOH) =0.1mol/L;

1.1.8 溴甲酚绿指示剂:

(GB 603) , 1g/L;

1.1.9 酚酞指示剂:

(GB 603) , 10g/L。

1.2 仪器、设备

1.2.1 锥形瓶:250mL;

1.2.2 移液管:5mL、10mL;

1.2.3 容量瓶:200mL;

1.2.4 称量瓶:60×40mm;

1.2.5 量筒:10mL、50mL;

1.2.6 滴瓶:100mL;

1.2.7 碱式滴定管:50mL;

1.2.8 酸式 (棕色) 滴定管:50mL;

1.2.9 电光分析天平。

1.3 分析步骤

1.3.1 用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸铵的含氮量

称取0.15g的硫酸铵 (硫酸铵>99.0%) , 精确至0.0002g, 于250mL锥形瓶中, 加入100mL蒸馏水, 滴入1滴溴甲酚绿指示剂 (1.1.8) , 用氢氧化钠溶液 (1.1.6) 调至浅蓝色, 再加入10mL甲醛 (1.1.2) , 静置5分钟, 加入酚酞指示剂 (1.1.9) 3滴, 用氢氧化钠标准溶液 (1.1.7) 滴定, 溶液从黄色变蓝色再变到紫色为终点, 消耗氢氧化钠标准溶液的体积记作V1。同时, 空白测定消耗的体积记作V0。

1.3.2 硫酸羟胺试样的制备

称取1g的硫酸羟胺 (羟胺>99.0%) , 精确至0.0002g, 稀释至200mL容量瓶中, 摇匀备用。

1.3.2.1 用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸羟胺的总氮量

吸取25mL试样于250mL锥形瓶中, 加入80~100mL蒸馏水, 滴入1滴溴甲酚绿指示剂 (1.1.8) , 用氢氧化钠溶液 (1.1.6) 调至浅蓝色, 再加入10mL甲醛 (1.1.2) , 静置5分钟, 加入酚酞指示剂 (1.1.9) 3滴, 用氢氧化钠标准溶液 (1.1.7) 滴定, 溶液从黄色变蓝色再变到紫色为终点, 消耗氢氧化钠标准溶液的体积记作V′1。同时, 空白测定消耗的体积记作V′0。

1.3.2.2 用高锰酸钾法测定试样中羟胺含量

吸取25mL试样于250mL锥形瓶中, 加入50mL硫酸铁溶液 (1.1.1) , 煮沸10min, 快速冷却, 加20~30mL蒸馏水, 用高锰酸钾标准溶液 (1.1.5) 滴定至溶液呈淡棕色, 消耗高锰酸钾体积记作V″1。同时, 空白测定记作V″0。

1.3.3 硫酸铵和硫酸羟胺混合溶液的制备

称取9g硫酸铵 (硫酸铵>99.0%) 和4g的硫酸羟胺 (羟胺>99.0%) 于滴瓶中, 称入20g蒸馏水, 摇匀备用。以上称量均精确至0.0002g。

1.3.3.1 用溴甲酚绿作指示剂测定试样中的总氮量

称取试样0.5g, 精确至0.0002g, 于250mL锥形瓶中, 加入100mL蒸馏水, 滴入1滴溴甲酚绿指示剂 (1.1.8) , 用氢氧化钠溶液 (1.1.6) 调至浅蓝色, 再加入10mL甲醛 (1.1.2) , 静置5分钟, 加入酚酞指示剂 (1.1.9) 3滴, 用氢氧化钠标准溶液 (1.1.7) 滴定, 溶液从黄色变蓝色再变到紫色为终点, 消耗氢氧化钠标准溶液的体积记作V1。同时, 空白测定消耗的体积记作V0。

1.3.3.2 用高锰酸钾法测定试样中的硫酸羟胺含量

称取试样1g, 精确至0.0002g, 于250mL锥形瓶中, 加入50mL硫酸铁溶液 (1.1.1) , 煮沸10min, 快速冷却, 加20~30mL蒸馏水, 用高锰酸钾标准溶液 (1.1.5) 滴定至溶液呈淡棕色, 消耗高锰酸钾体积记作V1。同时, 空白测定记作V0。

1.4 计算

1.4.1 用高锰酸钾法测得硫酸羟胺含氮量的计算

氮的质量分数X1, 数值以%表示, 按式 (1) 计算:

undefined

式中:

V1——高锰酸钾标准滴定溶液的体积的数值, 单位为毫升 (mL) ;

V0——空白高锰酸钾标准滴定溶液的体积的数值, 单位为毫升 (mL) ;

c——高锰酸钾标准滴定溶液的浓度的数值, 单位为摩尔每升 (mol/L) ;

G1——称取试样的质量 (g) ;

14.01/2——1/2氮的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) 。

1.4.2 用溴甲酚绿作指示剂测定总氮的计算

总氮的质量分数X2, 数值以%表示, 按式 (2) 计算:

undefined

式中:

V′1——氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值, 单位为毫升 (mL) ;

V′0——空白氢氧化钠标准滴定溶液的体积的数值, 单位为毫升 (mL) ;

c——氢氧化钠标准滴定溶液的浓度的数值, 单位为摩尔每升 (mol/L) ;

G2——称取试样的质量 (g) ;

14.01——氮的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) ;

1.4.3 用高锰酸钾法测得硫酸羟胺含氮量, 再折算成硫酸羟胺含量的计算

硫酸羟胺的质量分数X3, 数值以%表示, 按式 (3) 计算:

式中:

X1——高锰酸钾法测得的硫酸羟胺的质量分数, 数值以%表示;

14.01——氮的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) ;

164.13—— (NH2OH) 2H2SO4的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) 。

1.4.4 用溴甲酚绿作指示剂测得的总氮, 再折算成硫酸铵含量的计算

硫酸铵的质量分数X4, 数值以%表示, 按式 (4) 计算:

undefined

式中:

X2——总氮的质量分数, 数值以%表示;

X1——硫酸羟胺中氮的质量分数, 数值以%表示;

132.13——硫酸铵的摩尔质量的数值, 单位为克每摩尔 (g/mol) 。

2 结果与讨论

2.1 用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸铵的含氮量

用溴甲酚绿作指示剂与甲基红作指示剂的实验比较, 结果见表1。

甲基红和溴甲酚绿指示剂, 在不同pH范围的颜色变化情况如下:

甲基红:pH<4.4…pKHIn=5.0…pH>6.2

红色 黄色

pH<4.0…pKHIn=4.9…pH>5.6

黄色 蓝色

考虑到溴甲酚绿指示剂的变色点与甲基红指示剂的变色点很接近, 选择用溴甲酚绿指示剂来替代, 经过试验用溴甲酚绿指示剂, 调节硫酸铵溶液的中性, 其颜色变化很敏锐。

从表1中的数据对比情况看, 两种测定的结果比较接近, 相对误差小于0.2%。

2.2 用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸羟胺的含量

2.2.1 称取1.0009g硫酸羟胺, 稀释至200mL容量瓶中, 摇匀, 制成A液。分别吸取A液25mL, 用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸羟胺的含量与高锰酸钾法测定硫酸羟胺含量比较, 结果见表2。

由于硫酸羟胺与甲醛反应, 产生定量的硫酸, 可以用氢氧化钠标准溶液进行定量。

2.3 精密度与准确度试验

称取不同质量的硫酸羟胺, 用溴甲酚绿作指示剂测定总氮量, 再折算成硫酸羟胺的纯度, 与高锰酸钾法测得的硫酸羟胺的纯度比较, 其测定结果见表3。

将以上试验数据, 用F检验法来确定本方法的精密度, 是否存在显著性差异。

溴甲酚绿法:

高锰酸钾法:

说明两种方法没有显著性差异, 可继续用t检验法判断。

t检验法是检验测定结果的准确度, 分两步计算。

(1) 平均值与标准值比较:

说明用溴甲酚绿法后没有引起系统误差。

(2) 两组平均值的比较

说明两组平均值不存在显著性差异, 即不存在系统误差, 用溴甲酚绿法测定硫酸羟胺的方法是可靠的。

2.4 加标回收试验

2.4.1 配制B液

称取9.4261g的硫酸铵和4.3691g的硫酸羟胺于滴瓶中, 再称入21.9383g的蒸馏水, 摇匀备用。

2.4.2 理论值的计算

2.4.2.1 B液中硫酸铵的含氮量

undefined

2.4.2.2 B液中硫酸羟胺的含氮量

undefined

2.4.3 测定B液中的总氮量及硫酸羟胺的含氮量

用溴甲酚绿作指示剂测定B液中的总氮量, 用高锰酸钾法测定B液中的硫酸羟胺含量, 测定结果见表4

3 结论

将溴甲酚绿替代甲基红指示剂, 用甲醛法测定总氮, 再用高锰酸钾法测定羟胺中的氮含量, 差减法计算硫酸铵的氮含量, 再折算出硫酸铵的含量。通过以上试验, 说明不存在显著性差异, 即不存在系统误差, 用溴甲酚绿法测定硫酸羟胺的方法是可靠的。本测定方法的标准偏差小于0.2%, 加标回收率在99.52%~100.48%, 能够满足容量分析的测试要求。

摘要:提出用溴甲酚绿作指示剂测定硫酸铵的分析方法。该方法用溴甲酚绿代替甲基红指示剂, 可测定硫酸羟胺中硫酸铵的含量。本测定方法的相对标准偏差小于0.2%, 加标回收率在99.52%~100.48%。

硫酸和硫酸氢铵混合分解翁福磷矿 篇10

众所周知, 全球硫酸产量的2/3以上用于磷肥的生产中。目前每生产1t磷酸 (以P2O5计) 耗98%硫酸约2.8t, 同时副产4~6t磷石膏[1~2]。大量排出的磷石膏不仅占用了土地、污染了环境, 而且也造成了硫资源的严重浪费。因此, 如何实现硫资源的可持续和循环利用是我们当前必须解决的重大课题。

目前, 工业生产中大多采用硫酸和磷酸的混酸分解磷矿[3~4], 而罗洪波等则尝试了用硫酸脲分解磷矿[5~7], 也有研究者提出了将氨与二氧化碳或碳酸铵与磷石膏反应制备硫酸铵, 再将硫酸铵热解为硫酸氢铵, 后者用于分解磷矿, 这样硫资源可以循环利用[8]。但是, 江礼科等[9]的研究表明, 硫酸氢铵直接分解磷矿并不彻底, 分解率仅为70%左右。因此, 提出了改良的方法, 即用硫酸与硫酸氢铵混合溶液去分解磷矿, 这样既可提高磷矿分解率, 硫资源也可以部分循环, 从而减少硫酸的消耗10]。

贵州瓮福磷矿是我国特大型、高品位磷矿资源, 本文对硫酸与硫酸氢铵混合分解该矿的行为进行了研究, 将着重考察加料方式、配料比、初始SOundefined浓度等因素对磷矿分解的影响, 研究结果将为该技术路线的工业化提供基础数据。

2 实验部分

2.1 实验原料

磷矿样品由瓮福磷矿公司提供, 其化学组成见表1。将磷矿在80℃下干燥2h, 粉碎并筛分, 取100~140目的粉矿备用。

硫酸、硫酸铵以及硫酸钠均为化学纯, 硫酸氢铵可视为由硫酸和硫酸铵按照1∶1摩尔比组成。

2.2 实验方法

采用一定量磷矿, 按照一定的SOundefined/CaO和H2SO4/NH4HSO4 (下面表示为4∶n) 摩尔比确定硫酸和硫酸铵的加量。首先在烧杯中加入一定量的蒸馏水, 将硫酸铵溶于水中, 水浴加热至设定温度, 在搅拌状态下将磷矿和硫酸加入到烧杯中。加料毕, 继续反应一定的时间, 抽滤, 称量沉淀的重量及量取滤液的体积进行分析。

3 实验结果与讨论

在系统的实验研究前首先考察了搅拌速度和反应时间对磷矿分解的影响。结果表明, 当搅拌速度超过500r/min后, 继续增加转速并不能提高分解速度, 可以认为在这一搅拌速度下传质的影响已经被消除;当反应时间超过60min后, 继续延长反应时间也不能提高磷矿的分解率。因此, 在下面的实验中固定搅拌转速为500r/min、反应时间为60min。

3.1 影响瓮福磷矿分解的因素

3.1.1 加料方式的影响

固定SOundefined/CaO=1.3和H2SO4/NH4HSO4=4/4.8, 改变硫酸与磷矿的加入顺序, 考察加料方式对磷矿分解率的影响, 其结果如表2所示。

由表2可以看出, 硫酸与磷矿并流加入时磷矿分解率比先加硫酸再加磷矿的方式高得多。这是因为当先加硫酸时, 反应器内初始硫酸根离子浓度过高, 磷矿分解产生的钙离子与硫酸根离子迅速达到溶度积而沉积, 生成的硫酸钙结晶在未反应的磷矿表面生成一层致密固膜, 阻碍了磷矿的继续分解。因此, 采取硫酸和磷矿并流加入是较佳的加料方式。在下面的实验中均采用这种加料方式, 除非特殊说明, 加料时间均为10min。

3.1.2 SOundefined/CaO的影响

固定H2SO4/NH4HSO4=4/4.8, 改变SOundefined/CaO摩尔比分别为1.08、1.2、1.3、1.4、1.5, 考察SOundefined/CaO对磷矿分解的影响, 其结果如图1所示。

由图1可以看出, 磷矿分解率随着酸量增加迅速增大, 但是当SOundefined/CaO≥1.3时, 继续增大SOundefined/CaO, 对磷矿分解率影响很小。

磷矿的分解包含了耦合的矿物分解与硫酸钙结晶过程, 二者均对分解率有显著的影响。低SOundefined/CaO比时, 初始硫酸根离子浓度也较小, 硫酸钙结晶缓慢, 它对未反应磷矿产生包裹的负面影响很小, 影响磷矿分解率的主要因素是酸量;但是当SOundefined/CaO较高时, 初始硫酸根离子浓度也较高, 硫酸钙快速结晶产生的固膜阻碍了磷矿的继续分解, 因此进一步增加酸量并不能提高磷矿分解率。故在本研究中, 较优的SOundefined/CaO摩尔比为1.3。

3.1.3 H2SO4/NH4HSO4的影响

固定SOundefined/CaO=1.3, 改变硫酸与硫酸氢铵摩尔比 (4∶n) , 使其分别为4∶0、4∶3.4、4∶4.8、4∶8、4∶13.3, 考察n值对磷矿分解的影响, 其结果如图2所示。

由图2可知, 当n值增大时, 磷矿分解率随之降低。因为n值越大, 加入的氢离子摩尔数越少。考虑到尽量节约硫酸和保证较高的转化率的要求, 优化的n值选取为4.8。

3.1.4 初始SOundefined浓度的影响

固定SOundefined/CaO=1.3、H2SO4/NH4HSO4=4/4.8, 考察初始SOundefined浓度对磷矿分解的影响, 其结果如图3所示。

由图3可以看出, 初始SOundefined浓度在2%~5%之间时, 磷矿分解率变化不大, 但是当浓度超过5%以后分解率迅速下降, 这同样也是由于硫酸钙快速结晶产生的固膜阻碍了磷矿的继续分解之故。为尽量提高湿法磷酸浓度, 较优的SOundefined初始浓度为4%~5%。

3.1.5 反应温度的影响

反应温度对磷矿分解的影响如图4所示。

由图4可以看出, 反应温度从30℃增至70℃时, 分解率迅速增加, 70℃以后分解率趋于平稳。提高反应温度, 能够降低液相粘度, 减小离子扩散阻力, 强化传质过程, 同时表面反应速度也加快, 这些因素都能够加快反应速度, 提高磷矿的分解率。但是磷矿的酸解反应本身是一个快反应, 当温度升到一定程度时, 继续增加反应温度并不能加快反应速度。因此, 较优的反应温度为70℃。

3.1.6 粒度的影响

改变磷矿的粒度, 考察粒度对磷矿分解的影响, 其结果见表3。

由表3可以看出, 粒度越小磷矿的分解率越高。这是因为磷矿的分解是一个多相反应, 传质和反应都是在相界面上进行的, 磷矿粒度越小, 表面积越大, 越有利于提高分解率。考虑到过度细化会增加磨矿的能耗以及对分解率提高也有限, 本研究中优化的磷矿粒径为100~140目。

3.1.7 加料速度的影响

改变硫酸和磷矿并流加料的速度, 考察加料速度 (以加料时间表示) 对磷矿分解的影响, 其结果如图5所示。

由图5可以看出, 延长加料时间, 磷矿的分解率明显增大。这说明降低加料速度有助于抑制硫酸钙对未反应磷矿的“包裹”作用。当加料时间超过50min以后, 分解率基本趋于稳定。因此, 优化的加料时间为50min。

3.2 NH+4浓度对硫酸钙结晶的影响

上述研究发现, 随着铵离子浓度增大, 浆料过滤强度提高。但是, 与此同时加入的酸量也在变化, 因此还不能简单地将过滤强度的提高归结为NH+4浓度的影响。

为此, 在上述优化的工艺条件下, 仅改变NH+4的浓度, 而硫酸、总的硫酸根浓度以及其他条件保持不变, 考察NH+4浓度对过滤强度的影响, 其结果如图6所示。

由图6可以看出, 随着NH+4浓度的增大, 滤渣的过滤强度随之增加, 这说明NH+4的加入具有改善硫酸钙结晶的作用。

为了进一步证实这一结论, 分别将硫酸、硫酸与硫酸氢钠以及硫酸与硫酸氢铵分解瓮福磷矿所得滤渣进行SEM表征, 其结果显示:

硫酸与硫酸氢钠混合分解磷矿与纯硫酸分解磷矿所得硫酸钙结晶非常接近, 均是长度为20~100μm不等、粗细不均的针状晶体和薄层状晶体的混合物, 在后续的固液分离过程中极易堵塞孔隙, 使过滤强度显著下降;而硫酸与硫酸氢铵混合分解磷矿所得硫酸钙结晶基本为等径、长度约100μm的针状晶体, 它们易形成疏松多孔的滤饼, 从而改善了料浆的过滤性能。

4 结 论

1.采用硫酸和硫酸氢铵混合分解贵州瓮福磷矿的实验结果表明, 加料方式与速度、配料比 (SOundefined/CaO和H2SO4/NH4HSO4比值) 以及初始硫酸根浓度等对磷矿的分解有显著的影响, 而粒度和反应温度的影响较小。

2.硫酸和硫酸氢铵混合分解贵州瓮福磷矿的优化工艺条件为:硫酸与磷矿并流加入, 加料时间50min, SOundefined/CaO=1.3, H2SO4/NH4HSO4=4/4.8, 反应温度70℃。在该条件下, 磷矿的分解率约为94%。据此计算, 每生产1t磷酸 (以P2O5计) 耗98%硫酸1.8t, 与纯硫酸分解磷矿相比可节约硫酸约50%。

3.NH+4的引入可以使硫酸钙形成更加均匀的针状晶体, 从而改善酸解浆料的过滤性能。但铵离子影响硫酸钙结晶行为的原因尚不清楚, 需要作进一步的研究。

参考文献

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