一种高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法
阅读说明：本技术 一种高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法 (Production method of high-purity one-third cadmium sulfate octahydrate ) 是由 张佳 王波 于 2021-04-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法,包括如下步骤：将氧化镉溶于硫酸溶液中得到硫酸镉溶液,然后调pH值至2～5,再过滤,将滤液蒸发至比重为1.6～1.7g/mL；向蒸发后的滤液中加入有机溶剂醇或乙酸乙酯或乙醚,进行搅拌萃取,待萃取后进行离心,然后将离心所得晶体晾干,即得到三分之八水合硫酸镉。本发明的生产方法生产效率高、工艺步骤简单、成本低且安全、环境友好,且制备的三分之八水合硫酸镉产品产率和纯度高,适用于大规模生产。(The invention discloses a production method of high-purity one-third cadmium sulfate octahydrate, which comprises the following steps: dissolving cadmium oxide in a sulfuric acid solution to obtain a cadmium sulfate solution, then adjusting the pH value to 2-5, filtering, and evaporating the filtrate until the specific gravity is 1.6-1.7 g/mL; adding organic solvent alcohol or ethyl acetate or diethyl ether into the evaporated filtrate, stirring and extracting, centrifuging after extraction, and then drying the crystal obtained by centrifuging to obtain the trisection cadmium sulfate octahydrate. The production method has the advantages of high production efficiency, simple process steps, low cost, safety and environmental friendliness, and the prepared one-third octahydrate cadmium sulfate product has high yield and purity and is suitable for large-scale production.)
技术领域
本发明涉及一种化学产品的制备方法，尤其涉及一种高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法。
背景技术
三分之八水合硫酸镉（3CdSO4·8H2O）是硫酸镉的一种不稳定的水合物。易溶于水，几乎不溶于醇和乙酸乙酯和乙醚。由于硫酸镉熔液的溶解度对温度不敏感，不会因为温度的变化而发生结晶溶解变化，故可用于制备标准电池镉。另外在化学分析、电镀、电池方面均有广泛用途。
目前传统的方法采用金属镉为原料，以硝酸为氧化剂，通过硫酸调节酸度溶解，进行反应，采用硝酸镉除三价铁离子，然后进行过滤、酸化、蒸发至干、灼烧，冷却后加水和乙醇溶解，再进行吸滤结晶，结晶物用乙醇洗涤，干燥后得到产品。然而，这种方法在产业化过程中不仅生产效率低、过程复杂，成本高，会产生大量氢气，存在安全和环保隐患，而且生产得到的产品的产率和纯度都有待进一步提高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种产品产率和纯度高、生产效率高、工艺步骤简单、成本低且安全、环境友好的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法。
为实现以上目标，本发明采用如下的技术方案：
一种高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，包括如下步骤：
（1）将氧化镉溶于硫酸溶液中得到硫酸镉溶液，然后调pH值至2～5，再过滤，将滤液蒸发至比重为1.6～1.7g/mL；
（2）向蒸发后的滤液中加入有机溶剂醇或乙酸乙酯或乙醚，进行搅拌萃取，待萃取后进行离心，然后将离心所得晶体晾干，即得到三分之八水合硫酸镉。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，所述有机溶剂与硫酸镉溶液的体积比为0.8～1.5:1。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，搅拌萃取的时间为0.1～1小时。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，离心的时间为0.5～2小时。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（1）中，所述硫酸溶液是采用浓硫酸与水按1:4.8～5.0体积比例混合；所述浓硫酸的质量浓度为98%。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（1）中，采用氧化镉或硫酸调节pH值。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，所述晾干的温度为25-30℃，所述晾干的相对湿度30%-60%；所述晾干的时间为8～36小时。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，在步骤（2）后，还包括将所制备的三分之八水和硫酸镉重新溶解后进行二次萃取结晶，以得到更高纯度的硫酸镉晶体的步骤。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，所述醇为乙醇。
上述的高纯度三分之八水合硫酸镉的生产方法，优选地，步骤（2）中，所述离心所得的母液进行减压蒸馏，蒸馏所得的乙醇返回使用，所得母液可作为生产低纯度硫酸镉晶体的原料配制溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以氧化镉和硫酸为原料，经过溶解、过滤、调pH值、萃取、中速离心、晾干等步骤制得三分之八水合硫酸镉产品。该方法操作简单、流程短，所需设备少，生产成本低，生产效率高、可以直接得到高纯度的三分之八水合硫酸镉，避免一水合硫酸镉的产生，可用于规模化生产，本发明的生产方法得到的三分之八水合硫酸镉纯度高达5N以上，相比于现有制备方法的产率更高。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明的3CdSO4·8H2O的制备工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。此外，本领域技术人员根据本文件的描述，可以对本文件中实施例中以及不同实施例中的特征进行相应组合。
针对现有的3CdSO4·8H2O的制备方法存在的问题，申请人经过大量研究，以氧化镉和硫酸为原料，经过溶解、过滤、调pH值、萃取、离心、晾干等步骤制得4N～6N三分之八水合硫酸镉产品，具体实施方式如下：
1.溶解反应
硫酸与水按1：4.8～5.0体积比例混合，加入氧化镉粉末，氧化镉与硫酸的摩尔比为1.01～1.1:1.00，搅拌溶解3～10小时。将硫酸镉溶液用氧化镉或硫酸调pH值至2～5，然后过滤，于90～110℃蒸发，蒸发至比重为1.6～1.8g/mL。本步骤中，溶解过程中，不溶于硫酸的杂质可以通过过滤除去，再经蒸发可以提高产率。
2.萃取结晶和晾干
冷却至常温后，加入与硫酸镉溶液体积比为0.8～1.5:1的乙醇，搅拌萃取0.1～1小时，中速离心0.5～2小时，将离心后晶体晾于通风处（常温25-30℃，相对湿度30%-60%）8～36小时，所得产品即为三分之八水合硫酸镉。低速离心即可满足需要。通过乙醇萃取和晾干可以直接得到三分之八水合硫酸镉，避免一水合硫酸镉的产生。
实施例1
三分之八水合硫酸镉的制备方法，包括如下步骤：
（1）取2.6L水，放入烧杯中，缓慢加入540ml分析纯硫酸（98%），搅拌，然后分批次加入氧化镉，共计1.275kg，氧化镉与硫酸的摩尔比为1.02:1.00，反应3小时，通过补加硫酸将反应终点pH值控制为2.5～3，抽滤，再于90℃蒸发，蒸发至比重为1.62g/mL；
（2）待冷却至常温后，按照体积比硫酸镉溶液：乙醇为1:1将两者混合，在常温、通风下混合，采用防爆电机搅拌，搅拌0.5小时后中速离心1小时，所得母液中酒精减压蒸馏循环使用，所得晶体晾于通风处，在温度为28℃，相对湿度为30%的条件下晾干8小时，得到三分之八水合硫酸镉。
本实施例中产率为77.5%，产品纯度达到5N。
实施例2
三分之八水合硫酸镉的制备方法，包括如下步骤：
（1）取2.7L水，放入烧杯中，缓慢加入540ml分析纯硫酸（98%），搅拌，然后分批次加入氧化镉，共计1.315kg，氧化镉与硫酸的摩尔比为1.05:1.00，反应10小时，反应终点pH值为3.5～4，抽滤，然后于110℃蒸发，蒸发至比重为1.65g/mL；
（2）待冷却至常温后，按照硫酸镉溶液和乙醇体积比为1:1.5将两者混合，在常温、通风下混合，采用防爆电机搅拌，搅拌0.1小时后进行中速离心0.5小时，母液中酒精减压蒸馏循环使用，晶体晾于通风处，在温度为25℃，相对湿度为50%的条件下晾干12～16小时，得到三分之八水合硫酸镉。
本实施例中产率为82.3%，产品纯度达到5N。在实际大规模生产过程中，步骤（1）中往往很难实现反应重点pH值在所需范围内，往往需要再加分析纯硫酸调节pH值。
实施例3
三分之八水合硫酸镉的制备方法，包括如下步骤：
（1）取2.65L水，放入烧杯中，缓慢加入540ml分析纯硫酸（98%），搅拌，然后分批次加入氧化镉，共计1.369kg，氧化镉与硫酸的摩尔比为1.09:1.00，反应7小时，反应终点pH为4.5～5，抽滤，然后于100℃蒸发，蒸发至比重为1.7g/mL；
（2）待冷却至常温后，按照硫酸镉溶液和乙醇体积比为1:0.8将两者混合，在常温、通风下混合，采用防爆电机搅拌，搅拌1小时后进行中速离心2小时，母液中酒精减压蒸馏循环使用，将所得晶体晾于通风处，在温度为30℃，相对湿度60%的条件下晾干36小时，得到三分之八水合硫酸镉。
本实施例的产率为79.7%，产品纯度达到5N级别。在实际大规模生产过程中，步骤（1）中往往很难实现反应重点pH值在所需范围内，往往需要再加分析纯硫酸调节pH值。
上述各实施例中，所述离心所得的母液减压蒸馏，蒸馏所得的乙醇返回使用，所得母液可作为生产低纯度硫酸镉晶体的原料配制溶液，一次母液也可返回步骤（1）中继续使用。
对于采用本发明的方法制备的三分之八水合硫酸镉产品，典型分析数据如表1所示，从表1中可看出，本方法相比于现有企业标准，制备的产品品质更好，杂质含量控制的更好，且本方法制备的产品稳定性好，单次萃取率达到75%以上，且所得的母液中的镉溶液还可以循环使用，因此产率更高，适用于大规模生产。
表1 产品分析数据
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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