專利名稱：一種制備硫酸鎵的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種制備硫酸鎵的方法，涉及一種從金屬鎵的電解廢液中制備硫酸鎵的方法。
背景技術(shù)：
鎵是當(dāng)代信息技術(shù)發(fā)展的重要支撐材料，鎵的化合物GaAs、GaP, GaN等廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，作為可見光、紅外及激光二極管、集成電路、太陽(yáng)能電池等的基本材料。鎵的無(wú)機(jī)鹽如硝酸鎵、硫酸鎵作為一種化學(xué)、材料和醫(yī)藥的原料，在新型醫(yī)藥，功能材料，催化等高技術(shù)領(lǐng)域的需求越來(lái)越大。硫酸鎵作為鎵的一種無(wú)機(jī)鹽，可用于高純化合物制備試劑，有機(jī)反應(yīng)催化劑，地質(zhì)分析和光譜純分析試劑等方面，尤其作為催化劑方面得到了廣泛的研究與應(yīng)用。目前的制備方法主要是采用硫酸與金屬鎵來(lái)制備硫酸鎵，其他關(guān)于硫酸鎵的制備技術(shù)未見相關(guān)報(bào)道。涉及到的工業(yè)化生產(chǎn)硫酸鎵的方法也未見相關(guān)報(bào)道，在制備工藝方面還沒(méi)有一個(gè)系統(tǒng)詳細(xì)的技術(shù)方案，使得硫酸鎵的生產(chǎn)質(zhì)量與純度得不到保證。目前，在電解精制生產(chǎn)金屬鎵過(guò)程中，電解提純以粗鎵原料為陽(yáng)極，以高純鎵為陰極，用堿溶液做電解液，在電解槽中進(jìn)行電解，用這種方法可將粗鎵提純到99. 999%以上的高純鎵，這一過(guò)程產(chǎn)生了含鎵的電解廢液。以生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液為原料制備高純硫酸鎵進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)，可以填補(bǔ)工業(yè)化生產(chǎn)硫酸鎵制備工藝方面的空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的不足，提供一種以金屬鎵的電解廢液為原料、產(chǎn)品純度的制備硫酸鎵的方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的?！N制備硫酸鎵的方法，其特征在于其制備過(guò)程是采用生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液為原料。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于制備過(guò)程的步驟包括
(1)將生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液進(jìn)行過(guò)濾除雜；
(2)在過(guò)濾除雜電解廢液中，加入無(wú)機(jī)酸進(jìn)行中和沉淀反應(yīng)；
(3)中和沉淀反應(yīng)后，進(jìn)行洗滌后過(guò)濾，制得氫氧化鎵；
(4)在制得的氫氧化鎵中加入硫酸反應(yīng)，制備硫酸鎵溶液；
(5)將制得的硫酸鎵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻、靜置析出結(jié)晶；
(6)將析出的晶體進(jìn)行干燥、烘干，研磨后得到十八水合硫酸鎵晶體。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的生產(chǎn)金屬鎵電解廢液，鎵離子濃度為100 200g/L。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(2)加入的無(wú)機(jī)酸為鹽酸，控制pH=7左右為反應(yīng)終點(diǎn)。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(4)在制得的氫氧化鎵
3中加入硫酸反應(yīng)時(shí)，加入2mol/L的硫酸溶液，制得硫酸鎵的水溶液。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(5)制得的硫酸鎵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻后，加入10毫升左右的乙醇/乙醚混合物，再進(jìn)行靜置析出結(jié)晶的。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，以金屬鎵的電解廢液為原料，將電解廢液過(guò)濾除雜，然后將廢液與無(wú)機(jī)酸進(jìn)行中和，控制中和溶液的PH值使鎵形成氫氧化鎵沉淀，并洗滌過(guò)濾出沉降料漿。由于氫氧化鎵為超細(xì)微粉(D5tl < 3微米)或?yàn)槟z狀，表面活性高，與硫酸反應(yīng)完全，反應(yīng)速度快，適宜工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，所得到的氫氧化鎵料漿與一定濃度的硫酸在加熱的條件下進(jìn)行反應(yīng)制取硫酸鎵溶液，然后將溶液反復(fù)加熱、蒸濃，冷至室溫后，往濃縮液中加入有機(jī)物，搖勻后放置于冷卻液中，可析出十八水合硫酸鎵結(jié)晶物。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，制得的硫酸鎵溶液在60 70°C溫度環(huán)境下蒸發(fā)濃縮，蒸去多余水分，使溶液達(dá)到飽和狀態(tài)，然后冷卻至室溫。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，經(jīng)冷卻后的硫酸鎵飽和溶液中加入有機(jī)混合液作為結(jié)晶的純化化學(xué)試劑。有機(jī)物的加入，一方面可以降低溶質(zhì)的溶解度，同時(shí)利用其揮發(fā)性而除去晶體表面吸附的溶劑而有利于晶體的析出，另一方面可以起到助溶劑的作用，溶解掉溶液中的有機(jī)物而起到純化晶體的目的。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，加入有機(jī)物的飽和溶液，在急冷的條件下進(jìn)行冷卻，為保證適宜的冷卻溫度，用循環(huán)冷液制造低溫環(huán)境，為晶體的析出提供適宜的低溫環(huán)
^Mi ο本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，溶液反應(yīng)容器的材質(zhì)是聚四氟乙烯材料。該材料具有耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫的特性，性質(zhì)穩(wěn)定不污染反應(yīng)物料。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，有效解決了在高純鎵的生產(chǎn)過(guò)程中，電解廢液不能重復(fù)循環(huán)利用，將電解廢液作為制備硫酸鎵的原料，實(shí)現(xiàn)了廢液的資源化利用，制備的硫酸鎵純度達(dá)到99. 99%以上。
具體實(shí)施例方式一種制備硫酸鎵的方法，具體實(shí)施步驟如下取一定量金屬鎵的電解廢液，進(jìn)行真空過(guò)濾除去黑色浮渣及鈍化膜，得到相對(duì)純凈的濾液用無(wú)機(jī)酸中和至終點(diǎn)，將中和后得到的(^a(OH)3用熱水洗滌過(guò)濾，得到純凈的濾餅。配制一定濃度的硫酸溶液，將盛有硫酸的容器放于磁力攪拌器上，設(shè)定溫度70°C，在攪拌狀態(tài)下加入定量的氫氧化鎵濾餅，反應(yīng)時(shí)間為 M 60小時(shí)。待反應(yīng)完畢，將溶液在60°C 70°C的溫度下蒸發(fā)濃縮至飽和狀態(tài)，將濃縮液冷卻至室溫后加入定量的有機(jī)混合物，然后放置于冷卻液中2 4小時(shí)，即可析出十八水合硫酸鎵晶體，將析出的晶體放于濾紙上吸濾后，放于干燥箱中于60°C 80°C溫度下進(jìn)行烘干，經(jīng)研磨后即可得到白色粉末狀十八水合硫酸鎵。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1
(1)取金屬鎵電解廢液50mL，真空過(guò)濾除除雜后，取過(guò)濾后清液用無(wú)機(jī)酸中和至終點(diǎn)， 中和過(guò)程中不斷攪拌，保證中和完全，得到氫氧化鎵Mg。(2)將中和后的氫氧化鎵用熱水洗滌后過(guò)濾，得到的濾餅用熱水洗滌后再過(guò)濾，直到將氫氧化鎵洗滌干凈。(3)取一定配比的硫酸148mL于反應(yīng)容器中，加入氫氧化鎵濾餅，在設(shè)定溫度70°C 的磁力攪拌器上進(jìn)行反應(yīng)。(4)待反應(yīng)完全后，將所得溶液在70°C左右的溫度下進(jìn)行蒸發(fā)濃縮6小時(shí)達(dá)到飽和狀態(tài)。( 5)將濃縮后的飽和溶液冷卻至室溫后，加入一定量有機(jī)物混合物。(6)將加入有機(jī)物混合物的飽和溶液，放置于冷卻液中2 4小時(shí)，使溶液結(jié)晶完全。(7)將析出的晶體放于濾紙上吸濾后，放于干燥箱中于60°C溫度下進(jìn)行烘干，經(jīng)研磨后得到十八水合硫酸鎵晶體68g。
權(quán)利要求
1.一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于其制備過(guò)程是采用生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液為原料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于制備過(guò)程的步驟包括(1)將生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液進(jìn)行過(guò)濾除雜；(2)在過(guò)濾除雜電解廢液中，加入無(wú)機(jī)酸進(jìn)行中和沉淀反應(yīng)；(3)中和沉淀反應(yīng)后，進(jìn)行洗滌后過(guò)濾，制得氫氧化鎵；(4)在制得的氫氧化鎵中加入硫酸反應(yīng)，制備硫酸鎵溶液；(5)將制得的硫酸鎵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻、靜置析出結(jié)晶；(6)將析出的晶體進(jìn)行干燥、烘干，研磨后得到十八水合硫酸鎵晶體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的生產(chǎn)金屬鎵電解廢液，鎵離子濃度為100 200g/L。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(2)加入的無(wú)機(jī)酸為鹽酸，控制PH=7為反應(yīng)終點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(4)在制得的氫氧化鎵中加入硫酸反應(yīng)時(shí)，加入2mol/L的硫酸溶液，制得硫酸鎵的水溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種制備硫酸鎵的方法，其特征在于所述的步驟(5)制得的硫酸鎵溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、冷卻后，加入10毫升的乙醇/乙醚混合物，再進(jìn)行靜置析出結(jié)晶的。
全文摘要
一種制備硫酸鎵的方法，涉及一種從金屬鎵的電解廢液中制備硫酸鎵的方法。其特征在于其制備過(guò)程是采用生產(chǎn)金屬鎵的電解廢液為原料。本發(fā)明的一種制備硫酸鎵的方法，有效解決了在高純鎵的生產(chǎn)過(guò)程中，電解廢液不能重復(fù)循環(huán)利用，將電解廢液作為制備硫酸鎵的原料，實(shí)現(xiàn)了廢液的資源化利用，制備的硫酸鎵純度達(dá)到99.99％以上。
文檔編號(hào)C01G15/00GK102491406SQ201110377858
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者劉彩玫, 卞玉倩, 常暉, 楊波, 管督 申請(qǐng)人:中國(guó)鋁業(yè)股份有限公司