一种偏钒酸铵的制备与纯化方法
【专利摘要】本发明属于化学合成【技术领域】，提供了一种偏钒酸铵的制备与纯化方法，即依次用NaOH溶液、EDTA、氨水、HF溶液进行调节pH值和除铁、钛等杂质。最佳的合成条件是：NH4Cl与NaVO3反应化学计量比为5，反应pH值8.0-9.0，反应时间45分钟，反应温度为70-80℃。本发明方法过程简单、成本低，重现性好。特别是用EDTA及HF分别络合铁与钛生成可溶性的络合物质，以达到除杂的目的。
【专利说明】一种偏钒酸铵的制备与纯化方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于化学合成【技术领域】，特别涉及一种偏钒酸铵的制备与纯化方法。
【背景技术】
[0002] 偏钒酸铵（NH4V03)是用途较为广泛的钒酸盐之一。主要用于化学试剂、催化剂及 生产五氧化二钒的主要原料等。偏钒酸铵也是许多公司产品的一种重要生产原料，如钒酸 钇就是以偏钒酸铵为主要原料，作为激光晶体的钒酸钇对偏钒酸铵的质量要求很高，不允 许一些杂质如铁、钛的存在。目前市场上的nh 4vo3基本都是用钒矿进行提炼、合成与纯化， 过程复杂，杂质繁多，造成NH4V0 3价格高。由于钒矿的差异等种种原因，生产出的不同批次 nh4vo3质量参差不齐，从而使得钒酸钇激光晶体产品质量相对不稳定。基于此本发明用简 单的含杂质少的含钒化学试剂偏钒酸钠（NaV0 3)直接制备NH4V03，过程简单，成本低。NH4V0 3 原料中铁与钛杂质，对钒酸钇产品质量有一定影响，故是除杂的主要目的。因此本发明进行 了 NH4V03的制备与纯化，特点是用乙二胺四乙酸（EDTA)，络合原料中的铁离子等金属元素 杂质，转化为可溶性的络合物，同样用氢氟酸将钛转化为可溶性的H 2 [TiF6]，从而达到除杂 的目的。本发明过程简单，成本低，合成出的NH4V0 3产率高。
【发明内容】
[0003] 本发明的一个目的是提供一种过程简单、成本低、除杂彻底的NH4V03的制备与纯 化方法，包括以下步骤： a:用0. lmol/L NaOH溶液对偏钒酸钠溶液进行pH值的调节8. 0-9. 0; b:在所述步骤a制得的溶液中加入EDTA进行除铁，过滤，取清液，化学反应如下： Fe3++EDTA=Fe (EDTA)3+ c:在所述步骤b所得的清液用氨水再次调PH值为8. 0-9. 0。
[0004] d:在所述步骤C所得的溶液中加入NH4C1进行反应，搅拌45分钟，反应温度为 70-80°C，用0. lmol/L HF调节pH值为7左右，反应后的pH值约为7. 2,达到除去钛的目的。 静置3小时。化学反应如下： Ti02 + 6HF == H2[TiF6] + 2H20 NaV03+NH4Cl=NH4V〇3+NaCl 优选的，在所述步骤d中，化学计量比K (K=n(NH4Cl) :n(NaV03))为5。
[0005] e:将所述步骤d所得的上层清液倒去，用去离子水充分洗涤2次，抽滤，取白色固 体。用真空干燥箱烘干。将固体收集，称取质量，计算产率。优选的，在所述步骤e中，烘干 时间为50-80分钟。
【专利附图】
【附图说明】
[0006] 图1为实例1中所述nh4vo3的红外光谱图 图2为实例2中所述反应化学计量比K对产率的影响 图3为实例3中所述干燥时间与失重率的关系。
【具体实施方式】
[0007] 实施例中样品NaV03纯度为98%，杂质相对较少，价格低。HF溶液浓度为0. lmol/ L，NaOH溶液浓度为0. lmol/L。实验中最适宜的温度为70-80°C，温度太低，反应速率太慢， 反应不完全，产率低；温度太高，会造成NH 4V03的部分分解，同样造成产率低。
[0008] 实施例1控制pH值调控产率 按NH4C1与NaV03反应化学计量比为5,称取244 g NaV03溶于3000 mL二次去离子热 水中，搅拌，直至完全溶解，用〇. 1 mol/L NaOH调节pH值为8. 0-9. 0,分别观察溶液颜色及 计算产率。加10 mL EDTA，同时记录下溶解时间，过滤，取清液反应。清液用氨水再次调 pH值分别为6. 0-7. 0、7. 0-8. 0、8. 0-9. 0及9. 0以上。加入428 g NH4C1反应，搅拌反应 45分钟，用HF调节PH值为7左右，静置3小时。将上层清液倒去，用去离子水充分洗涤2 次，过滤,即取白色固体NH 4V03。结果用红外光谱仪进行表征，如图1，证实产物为含水的固 体NH4V0 3。结果表明，不同pH对产率影响不同，当pH为6. 0-7. 0时，无 NH4V03生成，，pH为 7. 0-8. 0时，生成少量NH4V03, pH为8. 0-9. 0时，生成大量NH4V03，产率达89%，而当pH大于 9. 0,过量的ΜΓ会与NH4+结合生成氨气，故降低了 NH4V03产量。所以选择反应最佳的pH值 为8. 0-9. 0,反应后的pH值呈近中性。
[0009] 实施例2控制化学反应计量比调控产率 理论反应化学计量比K=l，如反应方程式：NaV03+NH4Cl=NH 4V03+NaCl，但由于存在化学 平衡、反应速率及其它副反应的问题，故实验化学计量比与理论上有一定的偏差。按NH4C1 与NaV0 3反应化学计量比分别为1，2, 3,4，5，6分别称取NaV03溶于3000mL二次去离子热 水中，搅拌，直至完全溶解，用〇. Imol/LNaOH调节pH值为8. 0-9. 0,分别观察溶液颜色及产 率。加入EDTA，同时记录下溶解时间，过滤，取清液反应。清液用氨水再次调pH值分别为 8. 0-9. 0。按各计量比分别加入NH4C1反应，搅拌反应45分钟，用HF调节pH值为7左右，反 应后的pH值约为7. 2。静置3小时。将上层清液倒去，用去离子水充分洗涤2次，抽滤1 小时，取白色固体。结果表明，K值大于等于5以后产率变化不大，而K=5时产率高达89. 7%， 因此取Κ等于5时为最佳反应化学计量比。实验过程中Κ与产率的关系如图2。
[〇〇1〇] 实施例3干燥时间与失重的关系 取10 g NH4V03g色固体放于真空干燥箱中进行干燥，结果如图3。结果表明在干燥时 间小于50 min前，随着干燥时间的延长，失重率变大，且NH4V〇d^颜色白色不变。在干燥时 间为50 min到80 min之间，順^03颜色白色不变的前提下，失重率波动不动，此阶段NH4V03 中的水分已基本失去，干燥90 min后，NH4V03逐渐变黄，且失重率不稳定，可能是由于NH4V0 3 部分分解，或者是向多钒络合物转变。故最终选择最佳干燥时间为50至80分钟。 [〇〇11] 虽然，上文中已经用一般性说明、【具体实施方式】及试验，对本发明作了详尽的描 述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见 的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的 范围。
【权利要求】
1. 一种偏钒酸铵的制备与纯化的方法，其特征在于，即依次用NaOH溶液、EDTA、氨水、 HF溶液进行调节pH值和除铁、钛等杂质，包括以下步骤： a:用NaOH溶液对偏钒酸钠溶液进行pH值的调节； b:在所述步骤a制得的溶液中加入EDTA进行除铁，过滤，取清液，化学反应如下： Fe3++EDTA=Fe (EDTA)3+ c:在所述步骤b所得的清液用氨水再次调pH值为8. 0-9. 0 ; d:在所述步骤c所得的溶液中加入NH4C1进行反应，搅拌45分钟，反应温度为 70-80°C，用HF调节PH值为7左右，反应后的pH值约为7. 2,达到除去钛的目的； 静置3小时； 化学反应如下： Ti02 + 6HF == H2[TiF6] + 2H20 NaV03+NH4Cl=NH4V〇3+NaCl e:将所述步骤d所得的上层清液倒去，洗涤2次，抽滤，取白色固体； 用真空干燥箱烘干固体50-80分钟； 收集固体，称取质量。
2. 根据权利要求1所述的制备与纯化方法，其特征在于，所述步骤a中，调节pH值为 8. 0-9. 0 〇
3. 根据权利要求1所述的制备与纯化方法，其特征在于，所述步骤d中，NH4C1与NaV03 反应化学计量比为5。
4. 根据权利要求1所述的制备与纯化方法，其特征在于，所述步骤e中，真空干燥时间 为50-80分钟。
【文档编号】C01G31/00GK104098137SQ201410352354
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月24日 优先权日:2014年7月24日
【发明者】魏春霞, 吴季, 陈伟, 王昌运 申请人:福建福晶科技股份有限公司