三氯化钌的制备方法

2019/12/18 11:09:39

背景及概述[1][2]

三氯化钌又名氯化钌。RuCl3=207.43,红棕色或黑色叶片状晶体,易潮解。相对密度3.11,高于500℃时分解为单质。不溶于冷水和二硫化碳,遇热水分解,难溶于乙醇,溶于盐酸。与碘化钾溶液作用生成碘化物沉淀,向溶液中通入硫化氢时沉淀为三硫化二钌,能与氨、氰化钾和亚硝酸钾等配合剂形成相应的氨、氰、和亚硝基的配合物,与钠汞齐或三氯化钛作用被还原成蓝色的二价钌离子。在高温下,金属钌与氯直接化合,或将盐酸加到氢氧化钌中,经蒸发、浓缩、结晶均可制得。用于亚硫酸盐的测定、氯钌酸盐的制造,用作电极涂层材料等。

制备[2][4]

方法一、一种三氯化钌的生产工艺,包括如下步骤:

步骤(1),按照传统方法生产RuO4气体;然后采用稀盐酸吸收RuO4气体,至溶液中Ru的浓度为59g/L,同时,调节pH至1.9,得到含钌溶液;

所述的稀盐酸是质量分数为37%的盐酸与水按照体积比1.9:1混合而成;

步骤(2),向步骤(1)得到的含钌溶液中加入分散溶剂,分散溶剂加入的体积为含钌溶液体积的9.8%,得到分散后的含钌溶液;

所述的分散溶剂为双氧水、乙醇和丙酮的混合物,分散溶剂中双氧水、乙醇和丙酮的体积比为1:7.9:0.95;

步骤(3),喷雾干燥:

将步骤(2)得到的分散后的含钌溶液采用喷雾干燥机进行喷雾干燥,得到三氯化钌粉末;喷雾干燥的温度为180-200℃,进料量为800-1000mL/h;所述的喷雾干燥机的喷嘴的材质为聚四氟乙烯。所述的喷雾干燥机的喷嘴口径为0.5mm。

方法二、取10克钌粉投入反应器2中,吸收瓶4-9中加入5N的盐酸,吸收瓶10-11中加入10%重量氢氧化钠溶液。先检查整个系统是否正常:反应器2、空瓶3、吸收瓶4-11、缓冲瓶12、真空泵13。然后开动真空泵13,关闭放空阀14,检查各吸收瓶是否鼓泡,调节真空度达到100mmHg。

加入500毫升次氯酸钠溶液于反应器2中,用电炉1开始加热,保持反应器的温度为50℃,反应器中溶液呈棕黑色,反应30分钟后,缓慢加入9N的H2SO4溶液于反应器2中(从底部加入),溶液颜色变浅,并伴有大量金黄色RuO4气体逸出,此时停止加H2SO4,待RuO4蒸出后再加次氯酸钠溶液,溶液颜色变深,至颜色不再转深时,停止加入次氯酸钠溶液,然后加热维持反应器内温度50℃,反应10分钟,再加入9N的H2SO4溶液,如此反复至溶液呈无色透明。将反应器温度升至70℃并维持2小时,以赶出溶解的RuO4气体,溶液呈无色透明。RuO4气体经吸收瓶中的盐酸吸收后生成棕红色的三氯化钌,吸收瓶10-11中的氢氧化钠吸收反应体系中的废气、废酸,反应完成后,缓慢开启放空阀14,停真空泵13,吸出反应残液。经检测,收率可达95.8%。

回收[3]

三氯化钌(RuCl3)在金属阳极钌涂层的制备、加氢催化剂的制备及计算机硬盘记忆材料的生产等方面应用广泛,因此,在上述生产过程中产生了大量的含钌二次资源废料。

一种回收镀钌废液中三氯化钌的方法,该方法包括:

S1-1:准确移取30ml废镀钌液于三口烧瓶中,依次缓慢加入8ml硫酸和m1=0.8gKMnO4,在T1=75℃下水浴加热t=1h,氧化蒸馏生成的RuO4和蒸余液;

S1-2:将RuO4气体用n=6mol/L的HCl溶液吸收,生成RuCl3的盐酸溶液;

S1-3:在55℃减压蒸馏8h,即得β-RuCl3·xH2O晶体;

S2-1:将所得蒸余液过滤,弃去滤渣,得到滤液;

S2-2:在滤液中加入NaOH溶液调节pH至碱性,加入5ml预氧化剂10%NaClO及1gNaCl,在80℃下水浴保温30min,得到预氧化的蒸余液;

S2-3:以磺化煤油为稀释剂,正辛醇为破乳剂,配制浓度为X%=30%的N503,将制备的N503与等体积浓度为3mol/L的HCl溶液混合振荡3次,至水相酸度不变,取出有机相,该有机相为制备的胺类萃取剂;将与经预氧化的蒸余液体积比为Y=1的胺类萃取剂与经预氧化的蒸余液混合,加入分液漏斗中,振荡15min,静置分层,去除水相,保留有机相,即萃取相;

S2-4:在S2-3中制得的萃取相中加入浓度为2mol/L的NaOH溶液,萃取相与NaOH溶液的体积比为1,振荡15~30min,静置分层,取出水相,即反萃取相;

S3:将步骤S2-4中取得的反萃取相加入至步骤S1-1进行氧化蒸馏。

经检测及计算,本方法中所得到的β-RuCl3·xH2O晶体含量为38.8%(理论值为35%~38%),蒸馏收率为85.3%,萃取率为80.4%,总回收率为91.5%。

主要参考资料

[1]化学物质辞典

[2]CN201610759891.8一种三氯化钌的生产工艺

[3][中国发明]CN201910743605.2一种回收镀钌废液中三氯化钌的方法

[4][中国发明]CN200710303681.9一种三氯化钌的制备方法

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