利用失活鎳催化劑制備高純度硫酸鎳

邸萬山

摘 要：利用失活鎳催化劑制備高純度硫酸鎳。試樣與硫酸按化學(xué)反應(yīng)計量比1∶1配比，加熱生成硫酸鎳。硫酸鎳溶液過濾后過氧化氫，用（1+1）氨水調(diào)節(jié)溶液pH=1.6～1.8，控制溶液85 ℃～95 ℃，F(xiàn)e3+生成黃鐵礬沉淀。向分離硫酸鐵后的硫酸鎳溶液中加入氧化鎳，調(diào)節(jié)溶液pH=3～4，控制溶液60 ℃～70 ℃，鋁離子水解生成氫氧化鋁沉淀，過濾后濾液為精制硫酸鎳溶液，蒸發(fā)溶劑制備高純度硫酸鎳晶體。

關(guān)鍵詞：失活鎳催化劑 分離硫酸鐵 硫酸鋁 高純度硫酸鎳

中圖分類號：TQ138.13 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0130-02

在催化加氫化工生產(chǎn)中，常使用鎳粉作為催化劑。失活鎳催化劑常采用與硫酸反應(yīng)生成硫酸鎳，重新得到利用。由于鎳催化劑中含有鐵和鋁，制備的硫酸鎳中含有硫酸鐵和硫酸鋁，影響了硫酸鎳的質(zhì)量。傳統(tǒng)方法是采用重結(jié)晶分離硫酸鐵和硫酸鋁。該方法操作復(fù)雜，分離效果不理想。該文將失活鎳催化劑與硫酸加熱浸溶生成硫酸鎳。在一定條件下鐵離子、鋁離子分別生成黃鐵礬沉淀和氫氧化鋁沉淀分離出去。制備出高純度硫酸鎳。

1 樣品的處理

試樣用10%熱的碳酸鈉溶液洗滌3次除去雜質(zhì)。用水洗滌2次，干燥后備用。

2 制備硫酸鎳

2.1 儀器與試劑

儀器：攪拌器、烘箱、PHS-3酸度計、反應(yīng)器、電爐、分光光度計。

試劑：失活鎳催化劑為工業(yè)品，其余化學(xué)試劑均為分析純。

2.2 實驗過程

2.2.1 制備粗硫酸鎳

稱取適量處理后的試樣置于反應(yīng)器中，按氧化鎳與硫酸化學(xué)反應(yīng)計量比1∶1加適量40%硫酸溶液。加熱溶液至沸騰，保持溶液微沸30 min，趁熱過濾。主要化學(xué)反應(yīng)方程式：

NiO+H2SO4=NiSO4+H2O

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

Al2O3+3H2SO4= Al2（SO4）3+3H2O

2.2.2 分離硫酸鐵、硫酸鋁，制備精制硫酸鎳晶體

向過濾后的硫酸鎳溶液中加入H2O2，用（1+1）氨水調(diào)節(jié)溶液pH=1.6～1.8。加熱硫酸鎳溶液至85 ℃～95 ℃，保溫30 min，過濾沉淀。向過濾后的硫酸鎳溶液中加入氧化鎳，調(diào)節(jié)溶液pH=3～4，控制溶液溫度為60 ℃～70 ℃。保溫20 min。過濾氫氧化鋁沉淀。濾液蒸發(fā)溶劑后制備高純度硫酸鎳晶體。有關(guān)化學(xué)方程式如下：

2NH3+3Fe2（SO4）3+12H2O=（NH4）2Fe6（SO4）4（OH）12↓（黃鐵礬）+5H2SO4

Al2（SO4）3+3H2O=2Al（OH）3↓+3H2SO4

2.3 硫酸鎳含量的測定

準(zhǔn)確稱取一定量的硫酸鎳晶體，置于250 mL燒杯中加水溶解，將溶液轉(zhuǎn)移至1000 mL容量瓶中定容，搖勻。移取25.00 mL待測液置于250 mL錐形瓶中，加入50.00 mL濃度為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液。加一小塊剛果紅試紙，用（1+1）氨水調(diào)節(jié)溶液酸堿度至剛果紅試紙變紅。再加入20 mL HAc-NH4Ac緩沖溶液。將加熱至溶液煮沸加入10滴PAN指示劑，用CuSO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液由綠色變?yōu)樗{紫色即為終點。計算試樣中硫酸鎳晶體的含量公式如下。數(shù)據(jù)見表1。

2.3.1 數(shù)據(jù)處理

式中ω?7H2O為試樣中硫酸鎳晶體的含量；CEDTA為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的濃度，mol/L；VEDTA為EDTA標(biāo)準(zhǔn)溶液的體積，mL；CCuSO4為CuSO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的濃度，mol/L；VCuSO4為消耗CuSO4標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液的體積，mL；MNiSO4·7H2O為NiSO4·7H2O的摩爾質(zhì)量，g/mol；M為試樣的質(zhì)量，g。ωFe2（SO4）3為樣品中硫酸鐵的含量，%；ωAl2（SO4）3為樣品中硫酸鋁的含量，%。

2.4 硫酸鐵含量的測定

移取0.1 mg/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL分別置于7只100 mL容量瓶中。向各容量瓶中加入10 mL 1%鹽酸羥胺溶液、10 mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液（pH=4.9）、10 mL 0.25%鄰二氮菲溶液。定容、搖勻。在波長510 nm處測定吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。同樣的方法測定樣品中鐵的吸光度。在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出對應(yīng)鐵的濃度，換算成硫酸鐵的濃度，數(shù)據(jù)見表2。

2.5 測定硫酸鋁含量

移取0.02 mg/mL鋁標(biāo)準(zhǔn)溶液0.00、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、9.00 mL，分別置于7只100 mL容量瓶中，向各容量瓶中分別加入1.0 mL硫酸溶液、8.0 mL乙酸-乙酸鈉緩沖溶液、1.0 mL抗壞血酸溶液、2.0 mL溴化十六烷基三甲胺溶液、2.0 mL鉻天青S溶液，加水定容、搖勻。在波長640 nm處測定吸光度。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。同樣條件下測定樣品中鋁的吸光度。

3 結(jié)語

通過控制溶液的酸度為pH=1.6～1.8，溫度為85℃～95℃，使硫酸鎳溶液中的鐵離子水解生成黃鐵礬沉淀；控制溶液的酸度為pH=3～4，溫度為60 ℃～70 ℃，使硫酸鎳溶液中的鋁離子水解生成氫氧化鋁沉淀。制備的硫酸鎳產(chǎn)品符合GB/T 26524-2011《精制硫酸鎳》標(biāo)準(zhǔn)。

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