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如何制备六水氯化钴? 1

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六水氯化钴是一种红色单斜晶系结晶,易潮解,熔点86-87℃,在120-140℃失去全部结晶水,得蓝色无水氯化钴。易溶于水,溶于乙醇、丙酮,微溶于乙醚。氯化钴有广泛的用途,主要用作分析试剂、湿度及水分指示剂、陶瓷着色剂、油漆催干剂、催化剂和电镀工业等。

六水氯化钴.jpg

制备方法

氯化钴通常的制备方法主要有:(1)金属钴与盐酸置换反应法,即由金属钴片与盐酸在80-90℃下进行反应,生成氯化钴和氢气;(2)碱式碳酸钴转化法,即由金属钴或钴矿与硝酸反应生成硝酸钴,然后转为碱式碳酸钴沉淀,洗涤除去杂质后再与盐酸反应生成氯化钴。

上述方法中,方法(1)由于钴的还原性比较弱,与氢离子的置换反应慢,需要比较长的时间才能完成反应,而且反应过程产生可燃性的氢气,生产过程存在安全问题;方法(2)由于硝酸钴转为碱式碳酸钴沉淀时容易产生杂质包夹和吸附,洗涤除杂比较困难,生产流程也比较长,因而影响产品质量和生产效率。

制备流程

为实现以上目的,本发明的试剂级六水氯化钴制备方法,依次包括如下步骤:

(1)硝酸钴的合成:在表面已清洗干净的钴片中缓慢加入浓硝酸进行反应,经赶酸、除铁、过滤后得到硝酸钴溶液,其中,浓硝酸若以浓度≥99%计,则其投料量为钴重量的4.3-4.5倍;

(2)氯化钴的合成:在步骤(1)得到的硝酸钴溶液中加入盐酸投料量约一半的盐酸,加热并使溶液温度保持在60-70℃,以细流方式慢慢加入甲醛进行反应,当溶液颜色由紫红色变为兰色,且不再有气体产生时,停止加入甲醛,反应过程间隙加入剩余的盐酸以保持溶液的pH≤2,盐酸的总加入量为钴重量的3.2-3.4倍;

(3)浓缩结晶得产品:将步骤(2)得到的氯化钴溶液经过滤、浓缩、冷却结晶、离心甩干得到六水氯化钴结晶;其中,浓缩终点为热溶液比重d=1.45-1.50。

注意事项

为了防止甲醛过量,上述步骤(2)在反应接近终点时,也即当产生的气体由棕红色变为淡黄色时,甲醛改为每次按投料量的1-1.5‰分批间隙加入直到反应终点,甲醛的总投料量为钴重量的0.6-0.7倍。

上述步骤(1)中的赶酸、除铁,是在加完浓硝酸反应完毕后,将溶液加热至微沸,使溶液的pH值为2-3,然后用纯水将溶液稀释至比重为1.20-1.30,再用碳酸钴调节溶液pH值为3.0-4.0,加热至60-70℃并保温60分钟以上使铁离子水解沉淀,加适量活性炭搅匀后静置2小时以上,过滤得到清液。

为了使硝酸钴合成过程反应不太激烈,上述步骤(1)中,浓硝酸加入前,在钴片中预先加入纯水,纯水的加入量与钴片的重量相当即可。

为了减少杂质的进入,上述步骤(2)中的盐酸和甲醛均为化学纯级。

上述制备方法中,步骤(1)硝酸钴的制备反应为氧化还原反应,反应过程放热,为防止反应过快而暴沸,上述反应在设置有冷水回流装置的反应容器中进行,并通过调节加浓硝酸的速度,控制反应温度在100℃以下。

为了避免金属钴片表面杂质对产品的影响,上述步骤(1)的钴片在反应前先用稀硝酸冲洗。

上述制备方法中,步骤(1)和步骤(2)的反应过程均有NO2气体产生,为避免NO2对环境的污染,上述步骤(1)和(2)的反应在连接有废气吸收装置的反应容器中进行。

上述废气采用碱性吸收液进行吸收。

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