一種高純硫化鋅的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高純硫化鋅的制備方法。包括以下幾個步驟：在鋅鹽溶液中加入適量的1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸鈉，鋅鹽溶液中的雜質金屬離子與其反應生成配位離子；然后，將處理后的硫酸鋅溶液通過D302陰離子交換樹脂，配位離子與D302陰離子交換樹脂結合滯留在離子交換柱中得到高純硫酸鋅溶液；最后，在高純硫酸鋅溶液中加入硫代乙酰胺和十六烷基三甲基溴化銨，生成高純超細硫化鋅。本發(fā)明的有益效果是：1、制備的硫化鋅純度高；2、硫酸鋅回收率高；3、生產原料來源廣泛、離子交換樹脂可重復使用，生產成本低；4、硫化鋅顆粒均勻、粒度?。?、生產工藝簡單，能耗低。
【專利說明】一種高純硫化鋅的制備方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種硫化鋅的制備方法，特別涉及一種高純硫化鋅的制備方法。

【背景技術】
[0002] 制備硫化鋅常采用室溫一步固相反應、元素直接反應、氣液相沉淀反應、微乳液、 熱解反應等方法。利用這些方法得到的硫化鋅通常存在著純度不高，含有如 Cu2+、Fe3+、C〇3+、 Ni2+等雜質離子，除此之外還存在著顆粒分布不均勻，形貌不規(guī)整，難實現(xiàn)對顆粒大小、形貌 的控制問題。
[0003] -種既能夠提高硫化鋅的純度，又能使其顆粒均勻、粒度小的硫化鋅制備方法成 為解決問題的關鍵。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種既能夠提高硫化鋅的純度，又能使其顆粒均勻、粒度 小的硫化鋅制備方法。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明包括如下的技術方案：
[0006] a、將鋅鹽和水按照如下質量比置于反應器中，鋅鹽：水=1:4. 95?5. 05,攪拌使 鋅鹽完全溶解，向反應器中加入1-亞硝基-2-萘酚_3, 6-二磺酸鈉，攪拌8?12min后，靜 置 18 ?22min ;
[0007] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，通過離子交換柱的溶液即為高純鋅鹽溶液；
[0008] c、步驟b中所得的高純鋅鹽溶液中分別加入十六烷基三甲基溴化銨、質量分數(shù)為 36%的甲醛和硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為83?87°C，反應28?32min ;
[0009] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在105-1KTC下烘干，即得所述高純硫 化鋅。
[0010] 作為進一步優(yōu)選，步驟a中所述鋅鹽為硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅等可溶性 鋅鹽的任意一種。
[0011] 作為進一步優(yōu)選，步驟a中所述的1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉的加入量與 鋅鹽的質量比=0.49?0.51:100。
[0012] 作為進一步優(yōu)選，在步驟b中所述的大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為 D302陰離子交換樹脂。
[0013] 作為進一步優(yōu)選，在步驟c中十六烷基三甲基溴化銨的加入量為每IOOml高純鋅 鹽溶液中加入〇. 98?I. 02g十六烷基三甲基溴化銨。
[0014] 作為進一步優(yōu)選，在步驟c中質量分數(shù)為36%的甲醛的加入量為每IOOml高純鋅 鹽溶液中加入1. 8?2. 2ml的質量分數(shù)為36%的甲醛。
[0015] 作為進一步優(yōu)選，在步驟c中硫代乙酰胺加入量與高純鋅鹽溶液中的鋅離子的摩 爾比=I. 02 ?I. 08:1。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：1、由于1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉對雜質離子選擇 性高，因此制備的硫化鋅純度高；2、采用離子交換法分離雜質離子操作簡單、效率高，硫酸 鋅回收率高；3、生產原料來源廣泛易得、離子交換樹脂可再生重復使用，生產成本低；4、使 用硫代乙酰胺作為沉淀劑并加入十六烷基三甲基溴化銨表面活性劑，在勻相沉淀條件下制 備的硫化鋅沉淀顆粒均勻、粒度小；5、生產工藝簡單，能耗低。

【具體實施方式】
[0017] 下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說 明書文字能夠據(jù)以實施。
[0018] 實施例1
[0019] a、將IOOg硫酸鋅和500g水按照如下質量比置于反應器中，攪拌使硫酸鋅完全溶 解，向反應器中加入〇. 5g的1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉，攪拌IOmin后，靜置20min， Cu2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應生成配位離子， 而Zn2+不與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉發(fā)生反應；
[0020] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，作為一種優(yōu)選，大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹 月旨，由Cu 2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應的配位 離子與D302陰離子交換樹脂結合，滯留在離子交換柱中，而硫酸鋅溶液能夠通過離子交換 柱,通過離子交換柱的溶液即為高純硫酸鋅溶液；
[0021] C、步驟b中所得的高純硫酸鋅溶液中分別加入5g十六烷基三甲基溴化銨、IOml質 量分數(shù)為36%的甲醛和47. Og硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為85°C，反應30min ;
[0022] 發(fā)生如下化學反應：
[0023] CH3CSNH2+2H20 = CH3C00>NH4++H2S
[0024] Zn2++H2S = ZnS I +2H+
[0025] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在106 °C下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
[0026] 實施例2
[0027] a、將IOOg硫酸鋅和495g水按照如下質量比置于反應器中，攪拌使硫酸鋅完全溶 解，向反應器中加入〇. 51g的1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉，攪拌8min后，靜置22min， Cu2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應生成配位離子， 而Zn2+不與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉發(fā)生反應；
[0028] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，作為一種優(yōu)選，大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹 月旨，由Cu 2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應的配位 離子與D302陰離子交換樹脂結合，滯留在離子交換柱中，而硫酸鋅溶液能夠通過離子交換 柱,通過離子交換柱的溶液即為高純硫酸鋅溶液；
[0029] c、步驟b中所得的高純硫酸鋅溶液中分別加入4. 9g十六烷基三甲基溴化銨、9ml 質量分數(shù)為36%的甲醛和45.98硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為871：，反應321^11;
[0030] 發(fā)生如下化學反應：
[0031] CH3CSNH2+2H20 = CH3C00>NH4++H2S
[0032] Zn2++H2S = ZnS I +2H+
[0033] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在l〇5°C下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
[0034] 實施例3
[0035] a、將IOOg硫酸鋅和505g水按照如下質量比置于反應器中，攪拌使硫酸鋅完全 溶解，向反應器中加入〇.498的1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸鈉，攪拌121^11后，靜置 18min，Cu 2+、Fe3+、C〇3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應生成配位 離子，而Zn2+不與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉發(fā)生反應；
[0036] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，作為一種優(yōu)選，大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹 月旨，由Cu 2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應的配位 離子與D302陰離子交換樹脂結合，滯留在離子交換柱中，而硫酸鋅溶液能夠通過離子交換 柱,通過離子交換柱的溶液即為高純硫酸鋅溶液；
[0037] c、步驟b中所得的高純硫酸鋅溶液中分別加入5. Ig十六烷基三甲基溴化銨、Ilml 質量分數(shù)為36%的甲醛和48. 6g硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為83°C，反應28min ;
[0038] 發(fā)生如下化學反應：
[0039] CH3CSNH2+2H20 = CH3C00>NH4++H2S
[0040] Zn2++H2S = ZnS I +2H+
[0041] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在IKTC下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
[0042] 實施例4
[0043] a、將IOOg硝酸鋅和498g水按照如下質量比置于反應器中，攪拌使硫酸鋅完全溶 解，向反應器中加入〇.505g的1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉，攪拌Ilmin后，靜置 21min，Cu2+、Fe3+、C 〇3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應生成配位 離子，而Zn2+不與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉發(fā)生反應；
[0044] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，作為一種優(yōu)選，大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹 月旨，由Cu 2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應的配位 離子與D302陰離子交換樹脂結合，滯留在離子交換柱中，而硫酸鋅溶液能夠通過離子交換 柱,通過離子交換柱的溶液即為高純硫酸鋅溶液；
[0045] c、步驟b中所得的高純硫酸鋅溶液中分別加入5. 05g十六烷基三甲基溴化銨、 10. 5ml質量分數(shù)為36%的甲醛和48. Og硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為84°C，反應31min ;
[0046] 發(fā)生如下化學反應：
[0047] CH3CSNH2+2H20 = CH3C00>NH4++H2S
[0048] Zn2++H2S = ZnS I +2H+
[0049] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在l〇7°C下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
[0050] 實施例5
[0051] a、將IOOg乙酸鋅和503g水按照如下質量比置于反應器中，攪拌使硫酸鋅完全 溶解，向反應器中加入〇.495g的1-亞硝基-2-萘酚-3,6-二磺酸鈉，攪拌911^11后，靜置 19min，Cu 2+、Fe3+、C〇3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應生成配位 離子，而Zn2+不與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉發(fā)生反應；
[0052] b、將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離 子交換柱內，作為一種優(yōu)選，大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹 月旨，由Cu 2+、Fe3+、Co3+、Ni2+等雜質離子與1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉反應的配位 離子與D302陰離子交換樹脂結合，滯留在離子交換柱中，而硫酸鋅溶液能夠通過離子交換 柱,通過離子交換柱的溶液即為高純硫酸鋅溶液；
[0053] c、步驟b中所得的高純硫酸鋅溶液中分別加入4. 95g十六烷基三甲基溴化銨、 9. 5ml質量分數(shù)為36%的甲醛和47. 5g硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為86°C，反應29min ;
[0054] 發(fā)生如下化學反應：
[0055] CH3CSNH2+2H20 = CH3C00>NH4++H2S
[0056] Zn2++H2S = ZnS I +2H+
[0057] d、過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的 蒸餾水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在108 °C下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
[0058] 經試驗測得，按照本發(fā)明制得的硫化鋅的純度為99. 99%，產率為99. 32%。
[0059] 影響硫化鋅產率的因素
[0060] (1)硫代乙酰胺加入量對硫化鋅產率的影響
[0061] 稱取100. OOg硫酸鋅（以硫酸鋅含量為98. 25%計）置于反應器中、加500g水溶 解，加入含有0. 5g的1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉溶液，攪拌IOmin后靜置20min。 將硫酸鋅溶液置于D302離子交換柱中。將流出液高純硫酸鋅溶液置于容器中，加入5g十六 烷基三甲基溴化銨、10mL36 %的甲醛，分別加入30. 00g、35. 00g、40. 00g、45. 00g、47. 00g、 50. OOg硫代乙酰胺，攪拌均勻。將溶液升溫至85±2°C保溫30min。將生成的硫化鋅沉淀過 濾、洗滌、烘干，稱量其質量，所得數(shù)據(jù)見表1。
[0062] 表1硫代乙酰胺加入量對硫化鐸產率的影響

【權利要求】
1. 一種高純硫化鋅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟： a、 將鋅鹽和水按照如下質量比置于反應器中，鋅鹽：水=1:4. 95?5. 05,攪拌使鋅鹽 完全溶解，向反應器中加入1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉，攪拌8?12min后，靜置 18 ?22min ; b、 將步驟a中所得的溶液置于裝有大孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂的離子交 換柱內，通過離子交換柱所得的溶液為高純鋅鹽溶液； c、 步驟b中所得的高純鋅鹽溶液中分別加入十六烷基三甲基溴化銨、質量分數(shù)為36% 的甲醛和硫代乙酰胺，不斷攪拌，溫度為83?87°C，反應28?32min ; d、 過濾步驟c中所得溶液過濾，將過濾后所得固體用蒸餾水沖洗，直至沖洗后的蒸餾 水中無雜質離子，將經蒸餾水沖洗干凈后的固體在105-1KTC下烘干，即得所述高純硫化 鋅。
2. 根據(jù)權利要求1所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：步驟a中所述鋅鹽為 硫酸鋅、硝酸鋅、乙酸鋅、氯化鋅等可溶性鋅鹽中的任意一種。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：步驟a中所述的 1-亞硝基-2-萘酚-3, 6-二磺酸鈉的加入量與鋅鹽的質量比=0. 49?0. 51:100。
4. 根據(jù)權利要求1所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：在步驟b中所述的大 孔弱堿性苯乙烯系列陰離子交換樹脂為D302陰離子交換樹脂。
5. 根據(jù)權利要求1或2所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：在步驟c中十六 烷基三甲基溴化銨的加入量為每100ml高純鋅鹽溶液中加入0. 98?1. 02g十六烷基三甲 基溴化銨。
6. 根據(jù)權利要求1或2所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：在步驟c中質量 分數(shù)為36 %的甲醛的加入量為每100ml高純鋅鹽溶液中加入1. 8?2. 2ml的質量分數(shù)為 36%的甲醛。
7. 根據(jù)權利要求1或2所述的高純硫化鋅的制備方法，其特征在于：在步驟c中硫代 乙酰胺加入量與高純鋅鹽溶液中的鋅離子的摩爾比=1.02?1.08:1。
【文檔編號】C01G9/08GK104402040SQ201410659225
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】邸萬山 申請人:遼寧石化職業(yè)技術學院