邸万山

摘 要：利用失活镍催化剂制备高纯度硫酸镍。试样与硫酸按化学反应计量比1∶1配比，加热生成硫酸镍。硫酸镍溶液过滤后过氧化氢，用（1+1）氨水调节溶液pH=1.6～1.8，控制溶液85 ℃～95 ℃，Fe3+生成黄铁矾沉淀。向分离硫酸铁后的硫酸镍溶液中加入氧化镍，调节溶液pH=3～4，控制溶液60 ℃～70 ℃，铝离子水解生成氢氧化铝沉淀，过滤后滤液为精制硫酸镍溶液，蒸发溶剂制备高纯度硫酸镍晶体。

关键词：失活镍催化剂 分离硫酸铁 硫酸铝 高纯度硫酸镍

中图分类号：TQ138.13 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0130-02

在催化加氢化工生产中，常使用镍粉作为催化剂。失活镍催化剂常采用与硫酸反应生成硫酸镍，重新得到利用。由于镍催化剂中含有铁和铝，制备的硫酸镍中含有硫酸铁和硫酸铝，影响了硫酸镍的质量。传统方法是采用重结晶分离硫酸铁和硫酸铝。该方法操作复杂，分离效果不理想。该文将失活镍催化剂与硫酸加热浸溶生成硫酸镍。在一定条件下铁离子、铝离子分别生成黄铁矾沉淀和氢氧化铝沉淀分离出去。制备出高纯度硫酸镍。

1 样品的处理

试样用10%热的碳酸钠溶液洗涤3次除去杂质。用水洗涤2次，干燥后备用。

2 制备硫酸镍

2.1 仪器与试剂

仪器：搅拌器、烘箱、PHS-3酸度计、反应器、电炉、分光光度计。

试剂：失活镍催化剂为工业品，其余化学试剂均为分析纯。

2.2 实验过程

2.2.1 制备粗硫酸镍

称取适量处理后的试样置于反应器中，按氧化镍与硫酸化学反应计量比1∶1加适量40%硫酸溶液。加热溶液至沸腾，保持溶液微沸30 min，趁热过滤。主要化学反应方程式：

NiO+H2SO4=NiSO4+H2O

Fe2O3+3H2SO4=Fe2（SO4）3+3H2O

Al2O3+3H2SO4= Al2（SO4）3+3H2O

2.2.2 分离硫酸铁、硫酸铝，制备精制硫酸镍晶体

向过滤后的硫酸镍溶液中加入H2O2，用（1+1）氨水调节溶液pH=1.6～1.8。加热硫酸镍溶液至85 ℃～95 ℃，保温30 min，过滤沉淀。向过滤后的硫酸镍溶液中加入氧化镍，调节溶液pH=3～4，控制溶液温度为60 ℃～70 ℃。保温20 min。过滤氢氧化铝沉淀。滤液蒸发溶剂后制备高纯度硫酸镍晶体。有关化学方程式如下：

2NH3+3Fe2（SO4）3+12H2O=（NH4）2Fe6（SO4）4（OH）12↓（黄铁矾）+5H2SO4

Al2（SO4）3+3H2O=2Al（OH）3↓+3H2SO4

2.3 硫酸镍含量的测定

准确称取一定量的硫酸镍晶体，置于250 mL烧杯中加水溶解，将溶液转移至1000 mL容量瓶中定容，摇匀。移取25.00 mL待测液置于250 mL锥形瓶中，加入50.00 mL浓度为EDTA标准溶液。加一小块刚果红试纸，用（1+1）氨水调节溶液酸碱度至刚果红试纸变红。再加入20 mL HAc-NH4Ac缓冲溶液。将加热至溶液煮沸加入10滴PAN指示剂，用CuSO4标准溶液滴定至溶液由绿色变为蓝紫色即为终点。计算试样中硫酸镍晶体的含量公式如下。数据见表1。

2.3.1 数据处理

式中ω?7H2O为试样中硫酸镍晶体的含量；CEDTA为EDTA标准溶液的浓度，mol/L；VEDTA为EDTA标准溶液的体积，mL；CCuSO4为CuSO4标准滴定溶液的浓度，mol/L；VCuSO4为消耗CuSO4标准滴定溶液的体积，mL；MNiSO4·7H2O为NiSO4·7H2O的摩尔质量，g/mol；M为试样的质量，g。ωFe2（SO4）3为样品中硫酸铁的含量，%；ωAl2（SO4）3为样品中硫酸铝的含量，%。

2.4 硫酸铁含量的测定

移取0.1 mg/mL铁标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、4.00、5.00、6.00 mL分别置于7只100 mL容量瓶中。向各容量瓶中加入10 mL 1%盐酸羟胺溶液、10 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液（pH=4.9）、10 mL 0.25%邻二氮菲溶液。定容、摇匀。在波长510 nm处测定吸光度，绘制标准曲线。同样的方法测定样品中铁的吸光度。在标准曲线上查出对应铁的浓度，换算成硫酸铁的浓度，数据见表2。

2.5 测定硫酸铝含量

移取0.02 mg/mL铝标准溶液0.00、1.00、2.00、3.00、5.00、7.00、9.00 mL，分别置于7只100 mL容量瓶中，向各容量瓶中分别加入1.0 mL硫酸溶液、8.0 mL乙酸-乙酸钠缓冲溶液、1.0 mL抗坏血酸溶液、2.0 mL溴化十六烷基三甲胺溶液、2.0 mL铬天青S溶液，加水定容、摇匀。在波长640 nm处测定吸光度。绘制标准曲线。同样条件下测定样品中铝的吸光度。

3 结语

通过控制溶液的酸度为pH=1.6～1.8，温度为85℃～95℃，使硫酸镍溶液中的铁离子水解生成黄铁矾沉淀；控制溶液的酸度为pH=3～4，温度为60 ℃～70 ℃，使硫酸镍溶液中的铝离子水解生成氢氧化铝沉淀。制备的硫酸镍产品符合GB/T 26524-2011《精制硫酸镍》标准。

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