铬酸钾-甲醇/乙醇-水体系溶解度研究

无机盐工业第38卷第8期INORGANIC CHEMICALS INDUSTRY2006年8月铬酸钾一甲醇/乙醇一水体系溶解度研究王炯,徐红彬2,张讼培,张懿(1.北京工商大学化工与环境工程学院,北京100037;2.中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室摘要:通过对铬酸钾一甲醇/乙醇一水三元体系在25,40,60℃下铬酸钾溶解度的研究和比较,及铬酸钾甲醇/乙醇在25℃时铬酸钾的溶解度的测定,为采用溶析结晶方法从含有铬酸钾的水溶液体系中分离铬酸钾提供了基础数据,为铬酸盐的清洁分离提供了新的思路关键词:铬酸钾;甲醇;乙醇;溶解度;溶析结晶中图分类号:TQ131.1文献标识码:A文章编号:1006-4990(2006)08-0020-03Solubilities of the K, CrO4 -CH,OH/, OH-H,O system(1. College of Chemistry Environment Engineering, Beying Technology and Business University, Beiing 100037, China2. Key Laboratory for Green Process and Engineering, Institute of Process Engineering, CAS)Abstract: The solubilities of the K,, CrO, -CH,OH/C2HS OH-H,0 system were determined under different temperaures of 25, 40, 60 C. Particularly, the solubilities of K, CrO4 in the mixed solvents of methanol and ethanol were determinedunder 25 C. These fundamental data help to optimize the separation of K 2 CrO4 crystal from its aqueous solution, therebyproviding a new cleaner way of separating chromatesKey words: potassium chromate; methanol; ethanol; solubility; solventing-out crystallization铬盐是国民经济不可缺少的基础化工产品,在1.2设备冶金、化工、电镀、机械、军工、催化剂和油脂精制等电子天平,AE163型,瑞士梅特勒公司,称量精领域具有广泛的用途。中国铬盐行业多用有钙度00001g;恒温水浴振荡器,HZS-H型哈尔滨焙烧工艺,其铬渣污染问题一直受到广泛的社会关东联电子技术开发有限公司,控温精度±0.5℃;注2。中国科学院过程工程研究所提出了一种新CP-AES, Optima5300DV型,美国 PerkinElmer公工艺,其中铬酸钾的清洁分离为这一工艺的重要司。环节6,溶析结晶作为一种高效节能的分离方1.3实验步骤式9,被引入到新工艺过程。铬酸钾在有机溶剂在特定温度下量取甲醇/乙醇/高纯水,分别按中的溶解度数据,可为溶析结晶分离工艺路线的确1:9,2:8,3:7,4:6,5:5,6:4,7:3,8:2和9:1的质量定和优化提供指导但文献中报道数据很少。本比(下同)配制成不同组成的混合溶液,加入过量文测定了25,40,60℃下铬酸钾-甲醇/乙醇-水K2CO4晶体,置于水浴振荡器中,分别在25,40,体系及25℃下铬酸钾-甲醇-乙醇体系的溶解度,60℃恒温振荡,平衡48h后取液相样分析,直至液为铬酸钾的溶析结晶分离提供了必要的基础数据。相组成不再随时间变化为止。停止振荡,保温静置,1实验部分取上层清液进行分析。1.1试剂中国煤化工测定采用两种方法,甲醇,分析纯;乙醇,分析纯;铬酸钾,分析纯,首CNMHG分析,然后采用化学≥99.0%;高纯水。滴定分析方法复核,当二者分析结果误差在±1%以基金项目:国家自然科学基金支持项目(50234040)和中科院知识创新工程重大项目(KCCX1-SW-22)。2006年8月王炯等:铬酸钾—甲醇/乙醇—水体系溶解度研究内时,方可采用ICP-AES分析数据。表1~表3中不同温度下铬酸钾在混和溶剂中化学滴定分析步骤:在装有平衡样的锥形瓶中,的溶解度与水和乙醇质量比之间的关系,如图1所加入4:6(体积比)的硫磷混酸,再加入高纯水,总体示。积控制在100mL以内,加入5 mL AgNO3,再加入过量的过硫酸铵,加热至小气泡转为大气泡时,保持10min,然后冷却至常温。以N-苯代邻氨基苯甲酸为指示剂,用标准硫酸亚铁铵溶液滴定。2结果与讨论m(H, O)/m(C,H,OH)2.1铬酸钾-乙醇-水体系25,40,60℃时K2CrO4-C2H3OH-H2O体系的图1不同温度下铬酸钾溶解度与水和乙醇质量比间的关系相平衡数据列于表1~表3通过比较表1~表3的数据和分析图1中的曲线可知,对于相同m(H2O)/m(C2H3OH)的混和溶表125℃时K2CO4-C2HOH-H2O体系溶解度数据剂,铬酸钾的溶解度随温度的升高而增大;而在相同翁号如(K)/m(C2H3OH)/w(H20)/m(H20)(CH, OH)温度下,铬酸钾的溶解度随m(H2O)/m(C2H3OH)的增加而增大,在m(H2O)/m(C2H3OH)为0.67以22.4016.561.13.70上时,铬酸钾的溶解度变化明显,故乙醇可以作为铬8.3036.755.0酸钾-水体系的溶析剂。3,4048.348.33.2铬酸钾-甲醇-水体系39.5表4、表5和表6分别列出了K2CrO4-CH3OH0.4069.630.00.43-H2O体系在25,40,60℃下的溶解度数据。0.0680.019,90.250.0110.0表425℃时K2CO4一CH3OH-H2O体系溶解度数据表240℃时K2CnO4-C2H3OH-H2O体系溶解度数据编号(K2CO4)/1(CH13OH)/w(H2O)/m(H2O)/m( CH,OH)编号"(K2C.)u(c:oH)u(o)m(E0m(C?H,OH)31.1062.08.9962.323456782660.819.7024.156.22.336.2637.556.22.4348.847.6471.000.8559.50.670.3269.829.90.5029.80.430.0879.920.0.250.20.00.2590.010.00.11表540℃时K2CrO4-CH3OH-H2O体系溶解度数据表360℃时K2CrO4-C2H3OH-H2O体系溶解度数据编号*(KCO,)/(CHOH)/v(H1)/m(BO)7编号(K2CAO4)/w(C2H12OH)/w(H2O)/m(H2O)m(CH, OH)m( C2H, OH)32.1033.3060.058.915.3059.32.3321.1023.755.22.338336.91.5052,36.1246.9中国煤化工8.15678958.939.36789CNMH0.670.580.430,430.3079.820.079.819.90.250.250.11无机盐工业第38卷第8期表660℃时K2CO4-CHOH-H2O体系溶解度数据表725℃时K2CO4-C2HOH-CH2OH体系溶解度数据编号"(K2CO4)w(CH3OH)/如(H2Q)/m(H2O)编号如(K2CO4)m(CH2OH)/m(C2H3OH)/m(CH12OH)m(CHoH)36.0057.69.00089.49.9313.779.20,402355.72.330.3369.29.92.331.500.255939.91.50549.962.1439.20.6739.90.810,430.2379.820.00.254结语表4~表6中不同温度下铬酸钾在混和溶剂中测定了25,40,60℃下K2CO4-CH3OH的溶解度与水和甲醇质量比之间的关系,如图2所C2H3OH-H2O体系及25℃下K2CrO4-CH3OH-C2HOH体系的溶解度,发现了铬酸钾在甲醇/乙醇水混和溶剂中的溶解度规律,为铬酸钾的溶析结晶分离工艺方案的制定和优化提供了必要的基础数据参考文献[1]丁翼.铬化合物生产与应用[M].北京:化学工业出版社m(H, O)/z(C, H,OH)图2不同温度下铬酸钾溶解度与水和甲醇质量比间的关系2]纪柱铬渣的危害及无害化处理综述[J]无机盐工业,20035(3):1-4通过比较表4~表6的数据和分析图2中的曲3] Yi Zhang, Luohu Li, Tao Qi,etal. Green manufacturing process of线可知,对于相同m(H2O)/m(CH3OH)的混和溶chromium compounds[ J ]. Environmental Progress, 2005, 24(1)剂,铬酸钾的溶解度随温度的升高而增大;而在相同温度下,铬酸钾的溶解度随m(H20)/m(CH1OH)(4红彬钾系亚盐法铬盐清洁工艺的分离工程应用基础研的增加而增大,在m(H2O)/m(CH,OH)大于0.67(5]徐红彬,张懿郑诗礼二次结晶技术在铬酸钾清洁生产中的时,铬酸钾的溶解度变化明显,故甲醇可以作为铬酸应用[]化学工业与工程技术,2003,24(2):1-4.钾-水体系的溶析剂。[6]徐红彬,张懿,李佐虎等铬盐清洁生产工艺中铝的脱除[冂]将表4~表6和表1~表3的数据进行比较可知,在相同温度下,当m(H2O)/m(C2H5OH)和[7]鲍颖,王永莉,王静康溶析结晶研究进展[J]化学工业与工程,2004,21(6):438-443m(H2O)/m(CH2OH)相同时,后者中铬酸钾的溶8]王车礼,裘兆蓉,承民联,等溶析结晶法分离盐硝的研究[门]解度要略高于前者,高校化学工程学报,2003,17(6):71-7143.3铬酸钾-乙醇-甲醇体系[9]乐清华,苏继新涂晋林溶析结晶法分离提纯对二氯苯的研表7列出了K2CrO4-C2H3OH-CHOH体系究[J]高校化学工程学报001,15(1):11-16.在25℃下的溶解度数据。[10 Linke W F Solubility of Inorganic and Metal -organic Com-pounds[ M]. Stanford American Cyanamid Co., 1985: 802从表7可以看出,铬酸钾在甲醇和乙醇的溶解803度都很小,铬酸钾在甲醇中的溶解度略高于其在乙醇中的溶解度,随着m(CH3OH)/m(C2H3OH)的增收稿日期:200-0-28加铬酸钾在混和溶剂中的溶解度增大,故可将乙醇作者VT凵中国煤化工选为铬酸钾-乙醇体系的溶析剂。联系CNMHG、、使、免、免,免免,免免、免、免免使免免免,免免使、、免、免、免使免、免免免、免使使、免免、免免,使、免、免、免、免免使免欢迎进入《无机盐工业》编辑网站:www.wiyg.com.con