氨水和氟硅酸钠制备氟化钠和白炭黑的实验研究_叶红勇
第 4 卷4第 5期2 06 年13 月
广
化州 工G angzuhuo hemCcila Idnutry
Vols 44 N.o.5 M ar 201.6
氨水和氟酸硅制备钠化氟钠和白炭的黑实研究验
叶红勇，田光飞，入林李，广左玲曹，英寒（ 南阳理
学工院物生与化工学程院 ，学南河南阳 74300 ）4
*
摘
要： 氟以硅钠酸氨水和、酸钠为原碳，料采用两步沉法制备降氟化钠和白黑炭。 研并究论讨了氟酸钠与氨水硅物的质量 比、应反度温反和时间应因素等产品质量和收率的影对响。实 验结表果，明白黑的炭佳制备最件条为： 硅氟酸与氨水钠物质的 比量 为1∶5. 5 ， 应反度温 9 0 9～ ℃5 ，应反间 时06～ 09 im； n氟化的最钠佳备制件条： 为应反温度8 5 9～ ℃0 反应时间， 0 3min 氟。钠产品化白和炭副产黑品的质均量达到或超过国家一品标级 。 关准词键 氟：硅酸； 钠水；氨氟化钠 白炭； 中图分类号黑 ：Q13T.1 2 1文标志献码 A 文章：号： 1编00 － 1977 （62 061） 05 －0 807 －03
Peparrtioan foSo iumd lFouridea nd hitW earbonC Blckaf rm oodiumS lFuosrliiact aned mmAnouimH dryoixd *eYE
Hog －nyo gn，TAI GNaug －nf e，Li ＲI u l－n，iUZ OuaGgn－ ilg，nAOC ingY－ hna Dep（armetnt foB iohecmcail nEginerien，Nangany gIstntiteu o feThnclogo，Hynane anNany 47g0034， Chna） ibAstact： roSidu flmoriud aned witeh arcbnobl akcwer e peprard eby two－ st p esdieentatiom metnohd wih todsim ufurolilsiatc aen dmaonimumh dyrxoie and soddiu macronatb asera watermais.l hTe efefts acr estuded ani indevsigatet ofdva roiu saftors cnopr duot qcualiyt ad yinled.T he reslus tshwoe thadto tipaml eperxmeitnl aocdnitins oof wiht ecarbo bnlck aewr emoaun tofsu sbatne carito of odsumif ulosrliicta teoa mmoium nhyrodxid weas 1.0 ∶5 .5 rea，tion cemtpreaureta n dtmiewe re90 ～ 95 ℃and 60 ～0 9in，mesrpcetievylo，ptmaliexp ermeintalco dniiots nf oosduimf ulorde iwereas fol owls r：ectaio tnmepreatrue ndati m weere85 ～90 ℃ a nd3 0 mn，ire psctiveey.lQ ualiyt o fsdoum fliurodi ead wniht cearbo blacnkpr oudtsc bthom e tr oxeecdeed he tatinoan flirt sqauityl tsandard K.y werdos s：doum ilfrouslicati； emmanoum hydroixide；so idu flmoruid；ewh ie tcabor bnackl
氟钠是一种化重的化要原料，工用十分途泛广它，许多 ［是 ］1 化氟物中氟合子的主要离来 。源 化氟钠生的方产主要法有 ［2 ］ 熔浸、法中和法、硅氟钠酸碱纯和法子交离换等 。法其中 “ 氟酸钠硅纯碱法 ” 于由成本廉低产，质量品，好已被行所接 业，将以其竞争优受逐势步汰淘他其生产艺工 。但该方法存在氟 化钠 和白炭黑沉淀共象，增现加分离了难的，也度影了响产 品3 ］［ 的质量 。研究本用先硅氟酸钠氨水与反生成氟应钠 化、氟 铵化液和白炭黑沉淀，过滤溶后用再碳酸钠滤液反与得应氟化钠 晶。体制备工该避免艺了
氟化和白炭黑共钠沉现象，淀具综有 利合用、高原成料低本、无污、产品染量好质等优。点
1.2
实
验原
先用理硅氟酸与氨钠反应水成氟化生 、 氟钠铵溶化液和白 炭黑沉，反淀式应下： Na2如SiF6 +4N H ·3H2O →2NaF+ N4H4F + SO2 ↓i + 22HO （ 1） 反 应（1 ） 属吸于反热，应需在较温度下高反应1 h 以上 ，Na SiF2 6能才解分完全 由于氟。钠在化中水溶解 度的 比较 ： 0小℃ w （ 氟 时 钠化 ） 为3 5.% 3， 0 ℃ 2为 3 .09%， 80 ℃ 为.466% ， 00 ℃1为 .4 38 %。此，因若令化钠在氟此骤以步态液 存，而后续在骤步又中便结于析出，晶此时严应控格制溶液的 ，量以反应氟化后钠于饱趋为宜 。 沉淀和经滤、过洗 涤 、干 烘既得白炭黑成。在滤品中液加固入碳体钠，酸生发下如反应 2N：4HF + Na 2OC3 2N→Fa + （↓ H4 N）2 CO3（ ）2 （NH 4 ）2 CO3 a（）q →NH32 （aq）+ CO ↑ 2 H2+ O（3 ） 应反 （2） 进行的较 快但为了，控制氟钠的化结粒度晶， 反应度温应制在 控8 ～ 09 ℃0 反，时间应于 3大 0min 反应（。3 ） ［属4 ］于 热吸反 应 根， 据刘 芳等 的 究，在 研温 度 于 8高 ℃ 0时 ， N（4 H）2 CO3 在 30 min 基内分本完全。 解滤产过品 氟 钠化 ， 后液母的中氨可直接行循进利环用。
11 1
.
验实
主
要剂与试器仪
水氨（N 3 含H量 52. %0～ 8. 20%） 其他；试均剂分为纯。
析
DH － G916A4型 热恒温鼓风干燥箱； JB90 －电 型强D力 动搅拌机； S电HZ － C循环型真空； B泵S24S 2型电分析天子平 仪表；温恒水锅。浴
*
金基项目：河南 科省技厅点重科技关项目攻（ N o .[1**********] ）6 。第一作者 ：叶勇红 （ 9187 －） ，男，师，主讲从要无事机米纳功材料能研。究
8
广
8州
化
工
20
1 年63 月
1. 3
实
验法方称
取10g Na 2 iF6S 于置 25 0Lm三 口烧瓶中加，入 100mL
蒸馏水（
或 洗涤水 和）循环液母制成，浮悬液搅，加热拌温升至 85℃ ，用 液滴漏缓斗慢加 入52% 水，加料时间约氨 30 mi。滴n加完 毕后，控制温 度90 95 ℃ ，反应 ～60～ 0 min9直，没到气 泡产生为止。有热滤过，沉淀洗涤经、10 0℃烘干 24 h 、研后 既得磨白炭黑粉。体滤 转液三口瓶中入，控温制度80 ～ 90 ℃ ， 次分步逐慢缓入碳酸加固钠，体继续反 30应min 后，却、 冷 过滤，滤作液母为循液利用，环沉淀洗经涤、08 ℃燥干 1 h 2，后既得 无透色明状氟粒钠晶化 体。
达比到5. 5 ∶ 1时白炭，的收率黑最大，品产中炭白的黑质 分数量达也最到值大 3. 29 % 随；着氨水与氟硅酸钠物的量质的 继比增续，加白炭黑收率的含和量则均有下降 。 所这是因在为 照理论用按量或稍于高理量反应时，论由于水氨挥发以易反及
应 的不底性，氟硅酸钠不彻能全反完，应以会态的固形进式入产品中 ，使致白黑的收炭和含率不量 。高 氨在用量过水时，高则会增加反 体应的系碱性而碱性的升高会，促进白炭的溶解黑 同，时降低氟钠的溶解化度进而使白，炭黑的收和率含量降低 。
2.
2
化钠的制备
氟. 41
分
方析法
氟化钠： 按国
GB标243 9 －4 方法检验8 白炭；黑： 按国 GB105标17－ 8 9方法检。
验
2.21
果与结论
白讨黑的制备炭N
2 aSF6 悬i浮液制备的
2
1. .1
本验实，中反 应生成 白炭 黑 沉 淀 时氟 化， 钠应 以 态液 在，而存在后步骤续中又要使其结晶析出因，此配 制N2 SaFi6悬 浮液 时严格控制液体要的加量入应，以应后反化氟趋于饱和钠为 宜。以Na2 iSF6 用 1量 g 0为，根据例理计算论，液的体入 加量 1为0 m0 L蒸馏水（或 涤洗水）和循环 液母。 2 .1. 2反温度和反应应间 ［5 时 根］唐忠据等诚 研的，究氟硅酸钠分的率解与应反温度关系 切。密量实大表验，在反明温应为度60 ～ 85℃ 时1，h 内 硅氟钠酸分率在 90解%左 ； 右温当度于 90 ℃ 时高1 ，h内 分其解 率则接近100 。实验%果结如 1表 所示。所 反以应温度宜保持在 90 9～ 5 ℃反应，间时反应以 60～ 09 mi n为宜 。表 1N2aS F6i 1h 解率分温度的与系关
Na2 iSF 6解分率 / 4%8 6 97 59
8
. 22 .1碳 钠酸量用加料及速度 化铵与碳酸氟钠反应时会有大的二量化碳氧气体出 。 放若 料速加度过快二氧，化将碳来不释及放，造成会锅现溢； 象 若加太料，慢会又影生产能力。响因，应严格此控碳制酸的加 钠速度，料实中验逐应步分批、 、慢缓入加酸碳钠固体 。酸碳钠 加入的量应以应反中液气泡产生为无准。 2. .22 反 应温度和反应时 间化铵氟与酸碳反钠应生成氟化的钠过较快程对反应，度 和温反时应间求不高。 要氟但钠化晶的体生成程属于反应过 结晶，定一温度的将有助其粒径于长大； 的同，反应时程过中产生的碳酸 铵，在液中溶解时分需要也较的温度高，属吸热反于 ［ ］ 4应。根据 芳刘等 的 研究在，温 度 高于 5 ℃ 时8， 液 中 的溶（ N4 H 2 ）O3C在 30 mi n内基分本完全解结，如果 表3 示。故反 应所温度控应在在 85 ～ 90制 ℃反应，时以反间 应30m ni 宜为。 3 表 （N4H ）2 O3 C3 m0in分解率 温度与的系
关度 /温 ℃6 700 5 89 0 N（H ）42 CO 3解分 / 率 %2 48 96 297
温度
/ ℃ 30 60 9095
3
品产量质
炭白和氟化钠黑产品质指量及实验标析结果分表 见 。4表 4产品
产品的质量
准标质及量析结分
GB果2943 － 84 标准一品 级9 890 GB0157 1－ 9 标准一级8品产品分 析结 98果 .8 939 2.
2
1. 3.Na 2SiF6和 氨用量对白炭水收黑率和质量的影 响制控应温反
度为 09 ～9 5 ℃， 应时反为 间60～ 9 0in，m变 改N2aS Fi6 氨水与物质的的比量研来其对白炭黑的究收和率质 量影响的。验结果实表 见2。 表2 a2N iF6 S氨水和量对白用黑炭率和质量收影响的
iSO2收 率/ %45.7 7 6 .3 8. 6 98. 7 339.1 9 2.4 w （Si2O ） % /16 8 75.. 69 0. 4 3. 2 99.2 95.24
氟化
钠 w 氟化钠）（ / 白炭% w黑（S iO 2）/ %
（ nNa S2i6F） / n N（3H· H2 O）1 /4 . 1 /4.0 5 /51.0 1 /.55 /6.1 0 1/.65
从表
4 可看以，制备出的炭黑白和氟化分别符合国标 钠B10G57 －1 9 8和国标GB 2934－ 8 4 级一的品要求
。
4
结
论
由 表 知，随着1水与氟氨硅钠酸质物的量比的加增白炭， 的黑收和率量均含明显的有增加。 氨水与氟硅酸当钠质物的
量
（1 ） 以氟硅钠和氨酸为水料原制白炭黑备再，碳酸用钠与 滤反应液制备出无色晶体氟状化 。钠 2（） 白炭黑 的佳制最备条件 ：氟酸钠硅与水氨质物的量比 为1 ∶ . 55， 反温度为应 09～ 5 ℃9， 反时应为间 06 9～0 imn 氟；化钠的佳最制备条件 逐步、 分批：、 慢缓加碳酸钠固体，入反 温度为 应8 ～ 900℃ ，反 应间时 为30min。 （ 3） 备制白炭的黑氟化和分钠符别合标 GB1国5710 －8 9 国和 标B4G92 3－ 48一 级的品要求。
（转第 96 下页
）
6
9广
州
化
工
0162年 3 月
图5 配 合的物环伏循曲安线 Fi. g5 C cVuve rf oompclex
3
结
论
2
5 －吡 二 啶羧酸 和 磷 钼酸 为 配 ，体N d（ C7 4H NO 4 以 ）2，
（P M12oO 04 ）9H2 O，并对·进其了元行分析素 、红 外、 外、 荧 紫、光热、 重电学等化表。征紫 光外表明谱，室下温合配物 在21 2 mn 和260 nm 处有紫 吸外收 在 ；37 0m 激n发下，在45 8nm 得处到 荧 光 发射峰 ；该 配 物合 在 电势 围范－ . 3 0～ .0 3 V（ s. vSC） 内E有电化学活性具 参考文。献
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yolpyoxmotaelates a surep －iornagic nlecteor n－t arnfsreme iatdrso
ond ey －sens tizei sdoal rcelsl J］［．Inorg anciCh eistmry Cmmonuictiaons， 2014 46， ： 89－ 39 ［． 6］ iKdai M，waSexanS K，anhM K Ｒe，t a．lAq a mudeitae dsynhtesiso fubstsittue 2 － admion－ 4 －H cromhnee sna indvitro st uyd asan ibactertal agietns ［］J． iooBrgnic ＆ aedmcinil ahemisctr leytets，r2 050 ， 1 5 （1 ） 9 4295 ： 42－9． ［87］ OgtaaA，Mi tus S，iaYanigeH， e at． lA noelva tn －itu mro agnt， eolypxoomlyodbae indtuce aspototicpc ll eeadht in sAPC 1 －hmunapa crnaeict ancer ccllse．Biom eidcnei ＆pha mrcoateharpy2，050 59 ， （ ） ：5 20 －4 42．4［ 8］ Y u F，Liu L C，YuYn a，Bt ela．S lf －e ssemaby letehroply aciod ctalayed zoxidaivet edulsurfzaition o ffuel itwh oyxegnJ］． C［aalysti sCmmuonictiaons ，012 5， 68： 49－ 25． 9［］ 艳王．吡 啶 羧 酸类配 位 聚 合 物 的 研 进 究［J展．］ 化学 程工 ，师201 1， 2 5 （3 ）： 3 1 －3．3［ 0］1N morua M，kAgiaK，Mur at aSet al． Hy，rdcorcakig onfpo lyyccli cromaatcic mpounds usoig zenoilt ceatlayst：sExp anlation fo ropudtc disritubiontbas e do an cmoupte riaeddmol ecuar lesdgi ntuds oynt eh niterctiaon o zfelote ind asbstrateusJ［．］ aCtaylsi stoay，d199 62， 9 1（） ： 235 － 24 0 ． 1［1］ rBeit B ．upraSolmeucarlap proches tao egenrte ailbrriae sfo cehlating idbetnate ligadsnf orho omgneeuos acaltsysi［］． AngJwanedet Cehime Itnrneaitoan ldiEiot， 2005 ，n 4 4 （2 ） 4 ：6861 －6 85．2 ［12］Collman J ，ZPhng MoZ，hna g，eC tal．C talytica ativctiieso Cf u（ II c）mploxese wthin tiogren － celhtian bgdietnte liaagnds i thenc oulpng oi fmidaizleo sitwh ryalobroicn aicd［sJ ］ Th． eJuroal nfoorga incchemi trsy，2001 ，66 （ 3 ） ：2 8729 － 8797．［ 13］ 张志红，赵秀峰， 张忠立，．等 磷酸和钼菲邻啰杂啉多化合物的固 J ］．化学试剂， 202 1， 3 3 12（ ） ：1 01 －8 112．1 合相及成催光性能化［ ［1 ］ 刘4静张，丹丽韩春，， 等英 含．和铜钕吡的啶羧类酸合配的物合 成性和研能［究J． ］ 京北化工大 学 报： 学（ 自然 学 科版），2013 ， 4 （ 10） ： 3 －7 04 ［． 51 M］onrydA， Saryntwicoz A．O tpicl aspecrosctoy pof nodeyium （mIII ） cmolepxe wish tdeitylhenetriamnepientacaeti accdi i sonutloinand ni［C NH2 （ ）］3· 7 H2 Osnigle crstya l［J ． ］ 2Nd［ DTPA（ ）（ 2H ） O］Pol yehrdno， 002 0，19 （ ）7 ： 71 7－7 7．
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接上 8第 页8）
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