硫酸的物化性質(zhì)和制備方法

時(shí)間：2023-03-24 07:35:28來(lái)源：food欄目：食品快速檢測(cè) 閱讀：

硫酸的物化性質(zhì)和制備方法

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

硫酸

[物化性質(zhì)]

硫酸，分子式為H2SO4，相對(duì)分子質(zhì)量98.07，為無(wú)色透明油狀液體，熔點(diǎn)10.4℃。沸點(diǎn)290℃。密度1.84g/cm3。能以任意比例與水混合，并放出大量的熱。化學(xué)性質(zhì)活潑，幾乎與所有金屬、氧化物、氫氧化物反應(yīng)生成硫酸鹽。具有極強(qiáng)的吸水性和氧化性，能使棉布、紙張、木材等碳水化合物脫水碳化，接觸人體能引起嚴(yán)重的燒傷。空氣中體積含量達(dá)4%～75%時(shí)具有爆炸性。無(wú)水硫酸在10℃凝固，加熱到340℃分解成三氧化硫和水。濃度低于76%的硫酸與金屬反應(yīng)會(huì)放出氫氣。市售硫酸按純度不同顏色自無(wú)色、黃色乃至紅棕色。密度隨含量增加而增加，熔點(diǎn)隨含量減少而下降。

[制備方法]

(1)硫磺法

由硫磺制取二氧化硫氣體，再將二氧化硫催化氧化，生成三氧化硫，最后將三氧化硫與水接觸制取硫酸。

(2) 硫鐵礦法

以硫化鐵礦為原料，經(jīng)焙燒得到二氧化疏，經(jīng)凈化、氧化成三氧化硫，用稀硫酸吸收得到成品。

(3)中國(guó)專(zhuān)利CN1113878A

此法也是利用焙燒硫化鐵礦法，但是，在制備過(guò)程中，采用含N20～60%(重量含量)的純氧或富氧空氣依次順流流入串聯(lián)的1～5個(gè)硫鐵礦氧化焙燒爐中進(jìn)行硫鐵礦的焙燒，每個(gè)爐的出口氣體溫度為600～1000℃。此高溫可用于產(chǎn)生蒸汽及發(fā)電。焙燒硫鐵礦完畢后的氣體經(jīng)處理后進(jìn)入轉(zhuǎn)化爐進(jìn)行轉(zhuǎn)化，使氣體中含有的大部分SO2(50%～100%)轉(zhuǎn)化為SO3，轉(zhuǎn)化后的氣體被吸收制備硫酸，吸收后氣體中的SO3 50%～100%轉(zhuǎn)化為硫酸產(chǎn)品，所得的最終尾氣經(jīng)升溫加壓或被噴射吸引后返回硫鐵礦焙燒爐前與氧氣混合或返回SO2轉(zhuǎn)化爐前與SO2爐氣混合或返回SO3吸收塔前與SO3爐氣混合后循環(huán)使用。由于生產(chǎn)過(guò)程中使用的氧氣中含有部分氮?dú)猓虼耍谏a(chǎn)過(guò)程中，氣體中N2的含量逐漸增加。當(dāng)N2含量達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，排放部分硫酸吸收塔后的最終尾氣經(jīng)處理后放空，以維持生產(chǎn)過(guò)程中的循環(huán)氣體中氮的含量為一定數(shù)值。

(4)鈦白廢酸回收硫酸上

鈦鐵礦的主要成分是偏鈦酸亞鐵，是一種弱酸弱堿鹽。硫酸法生產(chǎn)鈦白的過(guò)程是使鈦鐵礦與硫酸反應(yīng)生成可溶性的鈦鹽進(jìn)入溶液，然后通過(guò)物理、化學(xué)方法使其呈偏鈦酸析出，廢酸液的有關(guān)成分如下:

水合TiO2懸浮物和Ti3+共5%～10%，F(xiàn)eSO4 17%，游離酸(H2SO4) 15%～20%。

李海等采用了溶劑萃取與蒸發(fā)濃縮相結(jié)合的方法綜合利用鈦白廢酸。主要操作步驟如下。

①向鈦白廢酸中加入鹽酸，用磷酸三丁酯(TBP)萃取Fe3+,得到萃合物為HFeCl4·2TBP；

②在TBP濃度為2.53mol/L、HCI濃度為4.53mol/L、萃取與反萃取相比均為1的條件下，對(duì)Fe3+濃度為1.023mol/L的鈦白廢酸進(jìn)行連續(xù)5級(jí)逆流萃取、反萃取，得總產(chǎn)率為99.4%、純度為99.88%的氯化鐵；

③對(duì)除Fe3+后的廢酸直接蒸發(fā)濃縮，進(jìn)行二次蒸發(fā)濃縮后硫酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)80%以上。

此法以鈦白廢酸為原料，制得了氯化鐵和鹽酸，達(dá)到了綜合利用鈦白廢液的目的。

(5)許多濕法冶金工藝會(huì)產(chǎn)生大量的廢酸，比如在用溶液萃取和電解金屬法生產(chǎn)銅的時(shí)候，產(chǎn)生的電解液中的硫酸濃度達(dá)到180g/L。Gottliebsen、Ken等用萃取法進(jìn)行處理，硫酸濃度可降至18g/L，回收率達(dá)90%。萃取劑由三2-乙基己基胺(TEHA)、Shellsol2046和辛醇三種藥劑組成，其中Shellsol2046的作用是降低萃取溶劑的黏性。隨后，升溫反萃取。實(shí)驗(yàn)對(duì)反應(yīng)條件如萃取和反萃取溫度、改良劑濃度、萃取相與水相的比例等，并進(jìn)行優(yōu)化實(shí)驗(yàn)。

[技術(shù)指標(biāo)]GB/T534-2002工業(yè)硫酸

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