水合肼制備硫酸肼的研究

王桂學，單美青，高立剛，宋 奇

(山東天一化學股份有限公司，山東 濰坊 262737)

硫酸肼(N2H4·H2SO4)又名硫酸聯氨,無色或白色棱形結晶或粉末。易溶于熱水，微溶于冷水，不溶于醇。有強烈的還原作用[1-2]。遇氧化劑易引起爆炸。有毒，有致癌可能性。主要用作制造藥品和工業級偶氮二異丁腈等的原料。還可以作還原劑，主要作用在金屬表面處理、分析用試劑，也用于稀有金屬的提純。農業上主要用作殺蟲劑、滅菌劑等[3]。

硫酸肼主要以濃硫酸和水合肼為原料制備，國內已有成熟工藝并實現大規模生產。針對硫酸肼的合成，我們開展了此方面的相關研究，探究了水合肼濃度、反應溫度、沉淀劑種類、保溫時間等因素對合成硫酸肼的影響，經過長時間的摸索研究，成功合成了具有較好溶解性的硫酸肼。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

水合肼(80%)，市售；濃硫酸(98%)，市售；蒸餾水(自制)；甲醇(市售)。

1.2 實驗儀器

500 mL四口燒瓶、帶轉速的電動攪拌器、四氟塞子、溫度計(-10～100℃)、燒杯、電子天平、玻璃塞、回流冷凝管、滴液漏斗。

1.3 合成工藝

(1)將一定量的水合肼(80%)稀釋，然后加入四口燒瓶中，在低溫浴槽內緩慢降溫。

(2)將98%的濃硫酸加入滴液漏斗內，并緩慢滴加至四口燒瓶內，保持燒瓶內溫度在0～10℃左右，并用pH試紙測量其酸堿度，在pH值為5～7時可停止滴加。

(3)將溶液緩慢降溫，緩慢攪拌然后保溫2 h，可沉降出白色固體。

(4)將混合溶液內加入適量甲醇，沉淀，過濾即可得硫酸肼固體。

2 結果與討論

2.1 水合肼濃度對產品影響

表1 水合肼濃度對硫酸肼純度的影響

水合肼濃度對產品質量影響較大，濃度越高，局部放熱過快，溫度不易控制，導致副產較多，硫酸肼的純度會降低，實驗通過改變水合肼的濃度來提高產物純度，其結果見表1。

2.2 反應溫度對產品純度的影響

合成硫酸肼反應中關鍵控制因素是溫度，溫度低生成的硫酸肼純度高，溫度較高時則易生成其他雜質。實驗通過檢測硫酸肼的純度考察了溫度對產品質量的影響，結果見表2。實驗結果表明，反應溫度控制在10℃左右效果最好。

表2 溫度對產品純度的影響

2.3 沉淀劑對產品收率和晶型的影響

分別采用無溶劑、甲醇、乙醇作沉淀劑進行沉降，檢測硫酸肼的收率和晶型，結果見表3。通過實驗發現用甲醇做沉淀劑時，實驗效果最好。

表3 沉淀劑對產品收率的影響

2.4 保溫時間的影響

保溫時間對硫酸肼的純度有著較大的影響，實驗通過檢測產品的純度考察了保溫時間對產品的影響，結果見圖1。結果表明，實驗保溫2 h效果最佳。

圖1 保溫時間對產品的影響

3 結論

(1)本實驗成功合成出較好溶解性的硫酸肼。

(2)實驗結果表明，反應最佳溫度為10℃，水合肼濃度為40%，產品純度最佳。

(3)結晶過程采用甲醇沉淀，2h保溫，產品純度和收率最好。