螯合—蒸馏法脱除异丙醇铝中痕量铁的研究

螯合—蒸馏法脱除异丙醇铝中痕量铁的研究 2004年中国化工学会无机盐学术年会 螯合,蒸馏法脱除异丙醇铝中痕量铁的研究 李淑珍1，宁桂玲1，居明丽1，林源1，刘玉国2 (1大连理工大学(大连116012}2(辽宁师范大学，大连116012) 摘 要;异丙醇铝是醇盐水解工艺制备铝酸盐系发光材料和高纯超细氯化铝粉体的重要前躯 物，铁是影响其使用性能的关键杂质(本文在制备异丙醇铝的过程中加入一种螯合荆，使其与铝中 的铁杂质反应生成高沸点化合物，通过硪压蒸馏将其除去(实验研究了整合剂种类和加人量对除 帙效果的影响(结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明:,种古n,O功能基的薹台剂ONl具有强的除妖功能(在ONltAI质量 比为1:160时，馏出物中有80,的馏分铁古量(以AIzn计)达到10ppm以下?能够满足长余辉发 光材料的制备妥求( 关键词:异丙醇铝}整食剂?纯化}除铁 前言 金属醇盐是制备高技术陶瓷及功能纳米材料等的重要前驱物[“”。铝醇盐作为已工业化的 产 o】。然而，铝醇盐 中品，在新型发光材料和高纯超细氧化铝粉体等方面又产生了新的应用市场 “]，通常要求原料氧化铝中的Fe含量不得超 过的痕量铁杂质是影响发光材料性能的关键因索 10ppm。国内外文献检索结果表明，有关醇盐纯化的报道极其少见[s]，工业上根据金属醇盐 可蒸馏性特点通常采用减压蒸馏法对异丙醇铝进行纯化o]，纯化后的铝醇盐其铁含量在20-- 200ppm范围内(按AI:O;计)变化;我们在前期研究中，报道了一种“萃取一络合法”纯化异丙 醇 m的技术。其核心思想是在铝与异丙醇反应生成异丙酵铝后将其溶解在有机芳烃溶剂中， 铝 同时加人一种能与含铁有机物形成不溶性配合物的有机配体，经搅拌反应和沉降(或过滤)得 到铁含量较低的异丙醇铝溶液，再根据需要进行溶荆分离或化学反应。对比之下，本文提出的 “鳌台一蒸馏法”纯化技术，是在异丙醇与金属铝进行反应的同时加入一种鳌合剂，使铁杂质优 先 报与鳌合剂反应生成高沸点或不挥发性化合物，经过蒸馏与铁杂质分离。该纯化技术未见文献道。其特点是可以进行深度除铁;与现有工业化技术工艺接近;操作方便、易控制;容易实现 工 业化。实验研究了螯合剂种类和用量对除铁效果的影响。 1实验 】(1 主要试剂、玻璃仪器及其处理 金属铝片(质量分数99(oN，主要杂质质量分数 w(Fe)?0(90N>，抚顺工业异丙酵(纯度 95,)，吉林化工厂玻璃仪器均采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 接口连接，使用煎烘干并保持干燥。 异丙醇的脱水处 理:采用氧化钙和氢化钙联合脱水法，先将工业异丙醇用氧化钙浸泡24l、，于82?下加热回流4h，然后蒸馏并收集82,83?的馏分;在所得异丙醇中再加入适量氢 化钙。浸泡24h再次蒸馏，收集82,83?的馏分”1。 l 2异丙醇铝的合成 室温下，在装有冷凝管和干燥管的1000ml的三口烧瓶中，加入509金属铝片、200ml经过 405 2004年中国化工学会无机盐学术年会 脱水处理的异丙醇和ONl螯合剂，于82?回流，直至激烈反应并放出氢气。反应平稳后将 剩 余的230m1异丙醇分次加人到反应体系中，此时加热维持混合物温度在85—100?之间回 流 8h，使铝片完全反应，用空气冷凝管进行减压蒸馏，收集130一1 40"C,1(333KPa馏 工艺流程简明表示如下: 分。 铝片异丙醇 1(3异丙醇铝的 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 方法 + ? 根据中华人民共和国国家标准 螫合剂一匝二至]i]圄一匾垂ji圊一分析 GB3049—86化工产品中铁含量的通用测定方法一邻菲罗啉分光光度法(利用TECHOMP公司的uv—VIS spectrophotometer 350 8500测定异丙醇铝中铁杂质的含量。用JASCO公司的FT,IR plus对异丙醇铝试样进 行 红外光谱的测定。 2结果与讨论 2(1除铁荆的选择 人们熟知，在中性水溶液中Fe(II)和Fe(III)能与多中有机配体形成稳定的可溶性络合 物，利用这种性质可以分析或分离化合物中的铁杂质。但在异丙醇一异丙醇铝有机体系中，由 于铝醇盐的强碱性和大量铝(III)的干扰，通常使用的水溶性铁络合剂在这种有机体系中其使 用 要已受到限制，而且要使生成的铁络合物具有高沸点和不挥发性，更增加了理论难度。因此，需 对新体系下的铁络合剂进 表1不同螯合配位基除铁效果对比行实验选择。初步研究表明， 蒸馏法异丙醇铝中所含的痕 量铁杂质是一种低沸点有机 化合物，既含有Fe(II)又含 有Fe(III)，这要求所选的有 机配体在有机体系中与两种 价态的铁均形成稳定的不挥 发或高沸点化合物，为此实 验从配位功能基类型和分子 量大小等不同角度进行研 究。表l是几种典型有机配 体的除铁结果。表中有机配 体与金属铝的添加比例为 1:160，铁含量分析取前1,3馏分。 从表1可以看出，代号为ONl和02的配体具有很好的除铁 效果(它们的特点是其本身几 乎不溶于水、易溶于强碱性溶液，可溶于醇等有机溶剂，能与许多金属离子生成不溶于水的螯 合物，能与金属离子反应形成环状结构的鳌合物，因此稳定性较高D1。综合考虑各种因素，这里 选取ONl作为研究对象讨论其在异丙醇铝体系中的除铁作用。 2(2除铁荆加入量对除铁作用的影响 实验以50克金属铝为基准，研究ONl不同添加量对产物异丙醇铝中铁含量的影响?为r 探讨铁含量随前后不同馏分变化，所有实验保持同样的蒸馏速度，并将馏出物按前后次序分4 个馏分分别进行收集。前2,3馏分分二次收集，每次收集总量的1,3;后1,3馏分也分二次收 406 2004年中国化工学会无机盐学术年会 集，每次收集总量的1,6。图1给出了不同馏分铁含量随ONl添加量的变化，其中ONl=0 表 示无任何添加剂时不同馏分中铁含量的变化。 可以看出:无添加剂时产物异丙醇铝中铁含量(以A1。O。)计)从15ppm增加85ppm。随 ONl添加惫的增加，各馏分中铁含量在不断减少，当ONl—0(3时，达到一个最佳用量，着 量从5(7ppm增加到65 铁含 ppm，其中前5,6馏分中 含量均在10 以ppm铁 趣的是，继续增加下。有 ONl添加 量时，各馏分中铁 增加，这种趋势已含量开始 吸收光谱分析得到通过原子 实。一种合理的解进一步证 ONl 是三配位基整合释是; 子通常配位数荆。而铁离 6，铁离子 与ONl形成为 1:2的 螯合物，配位比 ONl分子结构上的 多个功能原子能与铁离子形 ONliI口) 成多个五元环，对于螯合物 圈l ONl量对馏分中铁含量的影响 来说多个五元螯合环组成的 螯合物最为稳定。oNl加入量不够使得有一部分铁离子没有螯合，所以产物异丙醇铝中还含 有一定量未配位铁;ONl加入量大于0(39时，可能ONl已经过量。此时，ONl作为二齿配 与铁离子形成螯合物。而由于空间位阻效应，这种配合物很不稳定，减压蒸馏时，金属一体 ONl 螯合物容易分解，产物异丙醇铝中的铁含量就逐渐变大;在ONl—0(3时，或许因为这种 物在不同蒸馏温度下存在化学平衡。因此在前馏分其蒸馏温度较低，只有少量被蒸出，而鳌合 分蒸馏温度较高，这种鳌合温度性下降，从而相对较多的量被蒸出。 后馏 2(3 ONl对异丙醇铝质量的影响 0Nl是一 种有机化合物， 对于高温氧化铝 或铝酸盐系发光 材料而言，即使 纯化后异丙酵铝 中含有ONl，在 高温煅烧过程中 也被分解掉，不 影响异丙醇铝的 使用性能。但对 于其它应用而 圈2 IR谱图言，ONl将影 响 407 2004年中国化工学会无机盐学术年会 铝醇盐的白度或使用性能，为此实验对异丙醇铝蒸馏物中的ONl进行了目测和lR分析。因为 ONl与铁的鳌台物呈红色，即使几个ppm也可以观察到颜色的变化。另一方面，铁与铝的性 很相近，大量AI(III)的存在也能与ONl形成无色的螯合物，但Al”与ONl的反应速度很缓 质 慢?。在ONl适量的情况下，0N1首先与Cu(1)、Fe(I)、Co(1)、Ni(I)等离子生成稳定 的螯合物(通过分别对ONl、无添加剂异丙醇铝和添加oNl异丙醇铝进行lR光谱对比分析。 结果表明:添加螯合剂的异丙醇铝和没有添加异丙醇铝的IR谱图完全相同。从而进一步说明 适量的ONl不会影响异丙醇铝的质量 2(4螫舍一蒸馏法与减压蒸馏法纯化效果对比 表2为通过螯合一蒸馏法与减压蒸馏法提纯得异丙醇铝的纯度分析结果(由表2可以看 出，对以工业铝为原料制得的异丙醇铅(杂质含量较高)进行纯化，采用螯合一蒸馏法比减压蒸 馏法提纯效果更好，可以有效的除掉Fe族元索，得到纯度很高的异丙醇铝。 寰2不同纯化技术制得异丙醇铝纯度的分析结果 3结论 整合一蒸馏法是一种简单、有效的脱除异丙醇铝中痕量铁的分离纯化技术，在铝片与异丙 醇反应过程中加(,k--种有机螯合剂使其与铁杂质反应生成稳定的高沸点或不挥发性整合物， 经减压蒸馏进行分离。实验结果表明，ONl是其中一种有效的有机整合剂，其纯化作用存在一 最佳使用范围，在ONl:AI重量比为1:160时，总产物中有超过80,馏分的铁含量达 到 10ppm以下，可以满足长余辉发光材料的制备要求(进一步研究将致力于新型有机配体的选 择和定向合成。 参考文献 41(12)-3249—3258 [1]G(westinM(Moustiakimov andM(KritikosInorg(Chem(2002 13(2)t129—137 [胡田明原(施尔畏(郸景坤等(无机材料学报1998 [3]肖忘国主蝙(蓄光 t化学工业出版杜2002?191—208 [4]划担武(现代无机型发光材料皿其剜品第一版北京 102--1032001 合成第二腹北京，化学工业出版杜 et Research 7a1111一u6 a1(Materials Proceediagsl986 [6]J(LKro虻hwi趴(ex忧soc证竹Symposia [5]K(Jones 4thed(2l 35,52 ofChem(Teeh(1992 editor)Encyclopedia utive [7]扬咏来。张强，宁桂玲(吕秉琦(苹取一培 39(1):53—551999 音法纯化异丙群铝的研究大蔗理工大学学报 3s(4):13 [8]酥永照(李凝芳，罗椒湘(异丙醇钇[Y(0c，m)，]合成的研究中国阿瓷1999 [9]张教(无机分析中的有机试荆第一版中国地质大学出版杜1991