高活性二氧化硫脲的制备及亲核活化的研究

高活性二氧化硫脲的制备及亲核活化的研究

论文摘要

二氧化硫脲由于其分解速度慢、还原电位高、使用安全方便、且具有持续还原的优良特性而受到国内外研究者普遍的重视。但是由于二氧化硫脲必须在较强碱性(pH≥10)并且加热(>70℃)时才能产生强还原性的次硫酸,致使二氧化硫脲在工业生产中的应用受到很大限制。例如强碱性介质对高岭土中铁(Ⅲ)还原反应活性产生不利影响以及加热成本较高的限制。通过一系列实验(我们饿化二氧化硫脲的合成工艺,探索出一套有效的催化活化手段,使二氧化硫腺茬常温(20℃左右)、弱碱性(pH<9)条件下实现较高的还原电位,具体研究成果为:(1)二氧化硫脲的最优合成工艺:双氧水:硫脲为2.1:1,反应温度4-C,反应介质为50%的乙醇水溶液,溶剂总量为硫脲的1.6倍,反应时间100min,养晶时间40min,反应过程中添加硫脲质量2%的醋酸钾,3%丙酮,0.1%EDTANa及0.1%磷酸二氢钠。合成二氧化硫脲的产率为94.69%,纯度97%以上。(2) 二氧化硫脲在常温水溶液中,并不会表现出很强的还原性能,在温度85℃,pH=12的水溶液中,还原电位最高可达-895mV,但是很快就会下降,在-800mV左右维持时间较长,故可以认为温度85℃,pH=12的二氧化硫脲水溶液还原电位为-800mV左右。(3) 亲核试剂活化二氧化硫脲:在常温条件下,当乙二胺添加量为二氧化硫脲质量的8%时,二氧化硫脲溶液的还原电位迅速上升,并且在10min后,还原电位即可稳定在-750mV左右,活化反应过程中pH值为8-9。(4)超声波强化乙二胺活化二氧化硫脲:将乙二胺-二氧化硫脲混合溶液置于超声波清洗器中,超声频率200kHz,功率500W,慢速搅拌反应,反应时间15min。还原电位可以在-800mV以上维持约30min,最高可达-862mV。基本上达到了温度85℃,pH=12的二氧化硫脲水溶液的还原电位,达到了激活的目的。(5)活化二氧化硫脲的应用评价:活化二氧化硫脲对高岭土还原除铁效果明显,当二氧化硫脲用量为高岭土的0.3%时,白度达到88.3%,Fe203含量降到0.75%(初始白度84.5%,Fe203含量0.85%,保险粉还原除铁后白度86.7%左右,Fe203含量0.8%左右)。通过实验,证明了活化二氧化硫脲的还原除铁效果已远超过保险粉。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 前言
  • 1.1 选题背景
  • 1.2 文献综述
  • 1.2.1 二氧化硫脲
  • 1.2.2 亲核试剂及亲核反应
  • 1.2.3 超声波
  • 1.3 论文研究的主要目的、内容及意义
  • 2 实验研究方法
  • 2.1 实验设备及药剂
  • 2.2 分析检测方法
  • 2.2.1 TD产率及纯度的检测方法
  • 2.2.2 TD溶液还原性能的检测方法
  • 3 二氧化硫脲的的制备
  • 3.1 对照组实验
  • 3.2 反应温度实验
  • 3.3 溶剂组实验
  • 3.4 物料配比组实验
  • 3.5 促进剂及稳定剂组实验
  • 3.5.1 醋酸钾用量(促进剂)的影响
  • 3.5.2 丙酮对TD合成的影响
  • 3.5.3 双氧水稳定剂对TD合成的影响
  • 3.6 本章小结
  • 4 二氧化硫脲的亲核活化研究
  • 4.1 二氧化硫脲的基本还原性能
  • 4.1.1 温度为25℃时TD的还原性能与pH的变化关系
  • 4.1.2 温度为45℃时TD的还原性能与pH的变化关系
  • 4.1.3 温度为65℃时TD的还原性能与pH的变化关系
  • 4.1.4 温度为85℃时TD的还原性能与pH的变化关系
  • 4.2 胺类亲核试剂对TD还原性能的影响
  • 4.2.1 氨水活化TD实验
  • 4.2.2 三乙醇胺活化TD实验
  • 4.2.3 甲胺活化TD实验
  • 4.2.4 乙二胺活化TD实验
  • 4.3 超声波对TD亲核活化效果的影响
  • 4.3.1 超声波频率对活化效果的影响
  • 4.3.2 超声波功率活化效果的影响
  • 4.3.3 超声波作用时间对活化效果的影响
  • 4.4 本章小结
  • 5 活化二氧化硫脲的应用评价
  • 5.1 保险粉对比实验
  • 5.2 活化TD还原除铁
  • 6 全文结论
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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