過硫酸銨冷卻結晶過程研究

張玉龍,郭盛爭,趙建威,張俊杰,龔俊波*

(1.天津大學化工學院,天津 300072; 2.河北冀衡集團有限公司,河北 衡水 053000)

過硫酸銨((NH4)2S2O8,CAS:7727-54-0),又稱高硫酸銨、過二硫酸銨,英文名稱Ammonium Persulfate (APS)[1,2]

是一種大宗化工產品,白色單斜結晶或粉末狀晶體,易溶于水(0 ℃時溶解度為56.2 g),潮濕空氣中易受潮結塊[3,4]。過硫酸銨吸濕后發生水解反應;受熱或在銀鹽等物質的催化作用下,能發生氧化分解,并放出大量熱量。過硫酸銨屬于危險品,自身或與某些還原性較強的有機物混合,可引起著火或爆炸[5,6]。過硫酸銨在較低溫度下可分離成自由基,具有強氧化性和腐蝕性;主要用于制造過硫酸鹽和雙氧水,在有機合成、電子、紡織印染等領域也具有廣泛的用途[7-9]。

目前工業生產的過硫酸銨產品普遍存在晶體粒度分布寬、細碎晶體多、產品結塊嚴重等問題。結塊導致過硫酸銨在使用前需要進行破碎處理,給產品的使用帶來諸多不便[10-12],限制了過硫酸銨產品的應用,降低了產品的使用價值,因此優化從硫酸銨電解液中結晶過硫酸銨的工藝具有重要的工程實踐意義。過硫酸銨水溶液高溫易分解,故工業生產中多采用冷卻結晶生產過硫酸銨[13,14]。但是由于其結晶熱力學和動力學等理論研究的缺失,工業化生產中缺乏有力的支持與指導。基于上述過硫酸銨工業化生產現狀,對硫酸銨電解液中過硫酸銨結晶過程的熱力學和動力學行為進行了的研究。

1 實驗

1.1 實驗試劑與儀器

所用實驗原料及試劑如表1所示,實驗儀器列于表2中。……