七水硫酸鋅的制備探究

【摘要】：鋅灰是鋅冶煉中的工業(yè)廢渣，中小企業(yè)每年都以數(shù)百萬噸為計。鋅灰泥中含有多種可金屬，具有極高的利用價值，若不及時回收不僅是對資源的浪費，而且對環(huán)境也是一種極大危害。研究鍍鋅廢渣生產七水硫酸鋅的工藝方法及條件。生產表明：控制一定的反應條件可有效除去鐵、錳等雜質，產品質量達到化工一級品標準。具有工藝簡單，操作方便，投資少，效益好等優(yōu)點。

【關鍵詞】：七水硫酸鋅；工藝方法；制備；環(huán)保

1.藥品性質、原料分析以及流程

1.1七水硫酸鋅性質概述

1.1.1物理性質：別 名：鋅礬、皓礬，無色斜方晶體、顆粒或粉末，無氣味，味澀。熔點（℃）：100，沸點（℃）：>500（分解），相對密度（水=1）：1.957易溶于水。

1.1.2化學性質：純硫酸鋅在空氣中久貯不變黃，置于干燥空氣中失去水而成白色粉末。有多種水合物：在0-39℃范圍內與水相平衡的穩(wěn)定水合物為七水硫酸鋅，39-60℃內為六水硫酸鋅，60-100℃內則為一水硫酸鋅。當加熱到280℃時各種水合物完全失去結晶水，680℃時分解為硫酸氧鋅，750℃以上進一步分解，最后在930℃左右分解為氧化鋅和三氧化硫。ZnSO4·7H2O 與 MSO4·7H2O（M = Mg， Fe， Mn， Co， Ni） 在一定范圍內形成混合晶體。與堿反應生成氫氧化鋅沉淀，與鋇鹽反應生成硫酸鋇沉淀。

1.2 原料分析

鋅灰是鋅冶煉中的工業(yè)廢渣，中小企業(yè)每年都以數(shù)百萬噸為計，其中ZnO含量30%-40%，SiO2含量30%，還有Fe，Al，Cd，Cu，Ni等金屬，如不加以處理，既污染環(huán)境，又造成資源浪費。鋅灰泥中含有Fe，Zn，Mg，Al，Ni，Si等，具有重要的回收利用價值。經過一系列的分析、過濾、提純等制備ZnSO4-7H2O。

1.3 實驗原理

鋅灰中存在多種不溶于酸也不溶于水，采用酸溶法。利用稀硫酸溶解氧化鋅，通過抽濾除去大部分的雜質，再利用利氧化性、氫氧化物的性質把Fe2+和Fe3+一起除去。在通過加入Zn粉，除去上述方法中無法出去的雜質離子（如Mg），再利用碳酸氫根離子沉淀出Zn2+，抽濾取沉淀再用過量的硫酸溶解沉淀，通過重結晶再利用乙醇的極性降低七水硫酸的溶解度，抽濾得到七水硫酸鋅晶體。

2.實驗操作以及器材

2.1實驗試劑及儀器

試劑：鋅灰（10g），3M/L硫酸，6M/L氨水，雙氧水溶液，碳酸氫銨。

儀器：鐵架臺，燒杯，溫度計，大鐵圈，玻璃棒，抽濾瓶，布氏漏斗，膠頭滴管，量筒。

2.2實驗步驟

第一步：用分析天平量取10g樣品放入燒杯，加蒸餾水20ml。3M/L硫酸10ml，控制溫度60-70攝氏度，加熱攪拌使其充分溶解，半小時后，再重復上述操作，使鋅能夠進一步浸出。

第二步：停止加熱，待冷卻至室溫，抽濾后去除沉淀，在濾液中用6M氨水調節(jié)pH=4左右，加入雙氧水，形成氫氧化鐵沉淀，再用氨水將pH調到5.2-5.4左右（Ph越大，沉淀量越大）。抽濾后取濾液，加入0.1g鋅粉，過濾后取濾液。在加熱攪拌溶液的基本加入過量的碳酸氫銨（判斷方法：加入碳酸氫銨后看溶液是否還有沉淀擴散出來，若沒有即可），抽濾取濾液，要用蒸餾水沖洗過量的銨根離子。

第三步：將沉淀放入燒杯中，加入稀硫酸（使沉淀完全溶解），過濾蒸發(fā)（加熱蒸干，在水外圍有一層晶膜即可），冷卻（采用自然冷卻，容易得到較好的晶型），再加入無水乙醇，待晶體析出后抽濾即可。

3.實驗結果反思

3.1實驗注意事項

①除雜要除干凈，必要的可以除兩次三次等。（特別是對鐵離子的除雜）；

②除鐵離子的pH要高（必須達到4以上），易容易除的干凈；

③要想產量高：a.要加入過量的碳酸氫銨，使鋅離子完全沉淀。b.結晶蒸發(fā)時要使溶液蒸的干一些（表面要出現(xiàn)一層晶膜）。c.要時間花的久，特別是蒸發(fā)結晶是時候；

④加硫酸時一定要使其充分溶解但又不要過量，過量容易后期加熱結晶時間久。

3.2實驗反思與展望

本次實驗是對七水硫酸鋅制備的一次探究，同時也是一次對環(huán)境保護的探索。近年來，大眾對環(huán)保的意識的增強。對于鋅灰泥這種具有利用價值，但是不處理對環(huán)境起到極大污染的廢料，對企業(yè)的發(fā)展造成極大的困擾。而回收處理后的產物卻具有極高的價值，不僅減少了處理的成本同時也處理了廢棄物。

本次實驗是對七水硫酸鋅制備的探究，在本次實驗中探討了對鋅灰泥的處理方法與工藝，對七水硫酸鋅的除雜條件、結晶特征、實驗步驟等進行了大致的設計以及驗證，同時對實驗中產生的問題進行了深入探究以及對步驟的改進（如除雜除雜后必須濾液澄清且透明以保證濾液中無雜質離子，因此在原來一次抽濾的基礎上再增加一到兩次以確保除雜干凈等）。對鋅灰泥的處理，以及七水硫酸鋅的制備具有一定的參考價值。

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作者簡介：吳志康（1997—），男，漢族，浙江義烏人，學生，本科，單位：浙江師范大學行知學院理學分院，專業(yè)：應用化學；

賈 越（1995—），女，漢族，山西忻州人，學生，本科，單位：浙江師范大學行知學院理學分院，專業(yè)：環(huán)境工程。