程麗, 安蓮英, 周堃, 張春霞

(成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院, 礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610059)

氯化銣與氯化鉀在冰乙酸-水中溶解行為研究

程麗, 安蓮英, 周堃, 張春霞

(成都理工大學(xué)材料與化學(xué)化工學(xué)院, 礦產(chǎn)資源化學(xué)四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 四川 成都 610059)

實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同溫度條件下KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度, 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均隨溫度的升高而增大, 且RbCl的溶解度明顯大于KCl的溶解度.并測(cè)定了KCl、RbCl在不同配比冰乙酸-水溶液中的溶解度, 并得到其鹽析率.結(jié)果表明：冰乙酸對(duì)KCl、RbCl都具有較強(qiáng)的鹽析作用, 但隨著劑水比增加, KCl的鹽析率逐漸高于RbCl.

氯化鉀; 氯化銣; 溶解度

1 前言

銣作為稀有堿金屬可用于制備特種玻璃,光電倍增管, 原子鐘, 熱電轉(zhuǎn)換器, 有機(jī)催化劑以及抗抑郁藥等[1-2].銣沒(méi)有獨(dú)立的礦物, 常和其它堿金屬共存于鋰云母、銫榴石、鋰銫榴石、天然光鹵石及地下鹵水中[3-4].尤其是在鹵水中, 銣與大量的性質(zhì)相近的鈉、鉀等堿金屬離子共存, 使銣提取、提純工藝變得更加復(fù)雜[5-9].研究不同溶劑中銣、鉀的溶解規(guī)律對(duì)于實(shí)現(xiàn)銣鉀分離具有指導(dǎo)意義.

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)所用試劑, 氯化銣（含量>99.8%）; 氯化鉀; 甲酸; 冰乙酸; 正丙醇; 乙二醇; 硝酸銀均為分析純; 二次蒸餾水.

實(shí)驗(yàn)儀器, 恒溫水浴鍋（±0.1K）, 攪拌器及配套塑料攪拌槳, 分析天平（EL104, 精度0.0001g）, 三頸燒瓶,電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（optima 5300V）.

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

用量筒量取一定體積的冰乙酸, 放入500 mL的三頸燒瓶中, 加入過(guò)量的氯化銣.將三頸燒瓶置于恒溫水浴鍋中, 固定.在攪拌的過(guò)程當(dāng)中, 要注意三頸燒瓶?jī)?nèi)是否還有未溶解的溶質(zhì), 如果沒(méi)有, 要及時(shí)加入.溶解達(dá)到平衡后關(guān)閉攪拌漿, 待溶液中的懸浮顆粒都沉淀下來(lái), 移取5 mL的上清液置于事先清洗干凈且干燥的50 mL容量瓶中, 再用二次蒸餾水定容待測(cè)[10].氯化鉀溶解度實(shí)驗(yàn)同上.

用量筒量取冰乙酸和水1:10的溶劑, 放入500 mL的三頸燒瓶中, 加入過(guò)量的氯化銣.將三頸燒瓶置于恒溫水浴鍋中, 固定.在攪拌的過(guò)程當(dāng)中, 要注意三頸燒瓶?jī)?nèi)是否還有未溶解的溶質(zhì), 如果沒(méi)有, 要及時(shí)加入.溶解達(dá)到平衡后關(guān)閉攪拌漿, 待溶液中的懸浮顆粒都沉淀下來(lái), 移取5mL的上清液置于事先清洗干凈且干燥的50mL容量瓶中, 再用二次蒸餾水定容待測(cè), 其他配比的溶劑按照同樣方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn).氯化鉀不同劑水比溶解度實(shí)驗(yàn)同上.

2.3 分析方法

Cl-：AgNO3容量法, K+：四苯硼鈉－季銨鹽返滴定法, Rb+：電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP)[11].

3 結(jié)果與討論

3.1 RbCl、KCl在冰乙酸中的溶解行為

RbCl、KCl在冰乙酸中的溶解度測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表1.

表1 KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度Table 1 The solubility of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid

由表1可知：KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均隨溫度的升高而增大, 且在冰乙酸中RbCl的溶解度明顯大于KCl的溶解度, 比值接近100倍左右.

3.2 RbCl和KCl冰乙酸-水混合溶劑中的溶解行為

RbCl和KCl單鹽在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度及鹽析率見(jiàn)表2, 由表2 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制了RbCl和KCl單鹽在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值曲線, 結(jié)果見(jiàn)圖1.根據(jù)表2數(shù)據(jù)對(duì)飽和溶解度（S）或密度（ρ）對(duì)劑水比（W）進(jìn)行三參數(shù)方程[12-14]擬合, 方程定義如下：Y=A0+A1W+A2W2, 其中Y代表飽和溶解度（S）或密度（ρ）, W代表劑水比, A0, A1, A2分別為擬合參數(shù), 擬合的相關(guān)系數(shù)均在0.99以上, 擬合結(jié)果見(jiàn)圖2.

表2 不同溫度條件下乙酸-水混合溶液中 KCl、RbCl 的溶解度S及鹽析率S-OTable 2 The solubility and salting-out of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid-water solution at different temperature (W：g/100g 水, S：g/100g 溶劑, S-O：鹽析率%)

由表2可知：冰乙酸對(duì)KCl、RbCl均有較強(qiáng)的鹽析作用, 在同一溫度下, 隨著劑水比的增大, RbCl、KCl的溶解度均減小, 同時(shí)鹽析率逐漸增大, 且KCl的鹽析率高于RbCl, 即冰乙酸對(duì)KCl的鹽析作用更為顯著.同一劑水比的溶劑中, 隨著溫度的降低, RbCl、KCl的溶解度逐漸減小.

圖1 RbCl和KCl單鹽在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值Fig.1 The solubility ratio of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid-water solution

由圖1 可知：同一溫度下, 隨著劑水比的增加, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值逐漸增大,但增加幅度較小; 同一劑水比條件下, 隨著溫度的升高, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值逐漸減小.由此可知低溫、高劑水比更利于RbCl和KCl的分離.

圖2 303.15K時(shí)KCl和RbCl溶解度擬合曲線Fig.2 The solubility fitting curves of rubidium chloride、potassium chloride at 303.15K

由圖2可知：303.15K時(shí)KCl和RbCl溶解度擬合曲線的擬合相關(guān)系數(shù)均在0.99以上, 擬合結(jié)果比較理想, 說(shuō)明KCl、RbCl溶解度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論計(jì)算相吻合, 此次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可為后期進(jìn)一步探究KCl、RbCl的分離工藝提供理論依據(jù).

3.2 結(jié)論

(1) KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均隨溫度的升高而增大, 且RbCl、KCl的溶解度比值在100左右.

(2) KCl、RbCl在不同劑水比下溶解度隨劑水比的增加均明顯下降, 而鹽析率隨劑水比的增加明顯增大.冰乙酸對(duì)KCl和RbCl都有較強(qiáng)的鹽析作用, 但對(duì)KCl作用更明顯.

(3) 同一溫度下, 隨著劑水比的增加, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值逐漸增大, 但增加幅度較小; 同一劑水比條件下, 隨著溫度的升高, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶劑中的溶解度比值逐漸減小.低溫、高劑水比利于RbCl和KCl的分離.

參考文獻(xiàn)

[1]WAGNER R S.Rubidium and Rubidium Compounds.Kirkz0thmer encyclopedia of chemical technology[J].4th ed.New York: Wiley and Sons, 1997.

[2]BUTTERMAN W C, REESE R G.Mineral Commodity Profiles Rubidium U S.Geological survey, 2003 at URI.

[3]曹冬梅, 張雨山, 高春娟, 等.提銣技術(shù)研究進(jìn)展[J].鹽業(yè)與化工, 2011, 40(1): 44-47.

[4]李靜萍, 許世紅.長(zhǎng)眼睛的金屬一銣和銫[J].化學(xué)世界, 2005, 2: 108-112.

[5]儲(chǔ)慰農(nóng).銣銫及其應(yīng)用[J].新疆冶金, 1985(1): 54-72.

[6]馮光熙, 黃祥玉, 劉翊綸, 等.無(wú)機(jī)化學(xué)叢書(shū)( 第一卷)[M].北京:科學(xué)出版社, 1998.

[7]F B WLIITE.銣和銣的化合物[J].新建稀有金屬, 1994, 4: 54-57.

[8]?；圪t.銣及其化合物的制備技術(shù)研究與應(yīng)用展望[J].稀有金屬, 2006, 30(4): 523-527.

[9]蔣育澄, 岳濤, 高世揚(yáng), 等.重稀堿金屬銣和銫的分離分析方法進(jìn)展[J].稀有金屬, 2002, 26(4): 299-303.

[10] 朱翔, 胡滿成.稀堿金屬銣、銫鹽-混合溶劑多元體系相平衡研究進(jìn)展[J].化學(xué)研究與應(yīng)用, 2009, 21(3): 287-292.

[11] 中國(guó)科學(xué)院青海鹽湖所分析室.鹵水和鹽的分析方法[M].2版.北京:科學(xué)出版社, 1993.

[12] 鐘秦, 俞馬宏.化工數(shù)值計(jì)算[M].北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 151-153.

[13] 詹亞力.利用溶劑從鹵水中提取KCl的新工藝研究[J].高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào), 2001, 15(3): 292-294.

[14] 王建成, 秦大偉, 等.溶劑析出法分離水溶液中的氯化鉀和碳酸鉀[J].山東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1997, 27(1): 77-78.

The study on solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid-water

CHENG Li, AN Lian-ying, ZHANG Chun-xia
(School of Materials and Chemistry & Chemical Engineering, Chengdu University of Technology; Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutions, Chengdu 610059, P.R.C.)

The solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid were measured at different temperatures.The experiment results showed that the solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid increased with the rise of temperature, and the solubility of rubidium chloride significantly higher than the solubility of potassium chloride.The solubility of rubidium chloride and potassium chloride in different ratio glacial acetic acid-water were measured and the salting-out rates were calculated. The results showed that glacial acetic acid had strong salting-out effect on rubidium chloride, potassium chloride. However, with the proportion of water rise, the salting-out rate of the influence of potassium chloride became higher than that of rubidium chloride.

potassium chloride; rubidium chloride; solubility

O61, TD98

A

1003-4271(2014)06-0833-04

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.06.06

2014-09-29

程麗(1990-), 女, 漢族, 四川廣安人, 碩士研究生, 研究方向: 礦產(chǎn)資源化學(xué); clchengli@sina.com.

安蓮英(1956-), 女, 漢族, 天津人, 教授, 博士, 無(wú)機(jī)化工; anliany@cdut.edu.cn.

國(guó)家“863”計(jì)劃(2012AA061704).