硫酸体系溶液酸度与pH之间的关系
2021-04-08郑朝振刘三平
湿法冶金 2021年2期
郑朝振,刘三平
(1.矿冶科技集团有限公司,北京 100160; 2.北京科技大学 冶金与生态工程学院,北京 100083)
湿法冶金过程中,体系的酸度和pH是金属选择性浸出、选择性沉淀[1]、萃取分离[2]等的基本参数。酸度一般指总酸度,可通过标准碱定量滴定法测定,为可滴定酸度。pH反映的是H+活度,即已离解酸的浓度,其大小可用酸度计测定[3-5]。
酸性体系中,硫酸类溶液体系最常见。硫酸是弱氧化酸,沸点高(330 ℃),常压下可采用较高温度强化浸出过程,其设备防腐也相对容易,并且价格低廉便于运输,因此是湿法冶金中的主要溶剂之一。工业生产中,通常需要根据体系pH推算其酸度,然后根据酸度计算需要加入的中和剂、沉淀剂或皂化剂的量,控制选择性浸出、沉淀或萃取分离条件。硫酸是二元酸,存在二级离解。其一级离解很完全,二级离解常数较小,受溶液中硫酸根等离子浓度影响较大,用pH计算式直接计算溶液中的H+浓度会造成较大偏差。通过pH准确推算溶液酸度是工业应用中的难点之一[6]。根据电离理论[7]和Pitzer活度系数计算模型[8],建立了2个关联pH和酸度的关系式,并通过试验测定值进行验证,得到不同离子浓度下pH与酸度之间的关系,以期为工业生产和理论研究提供参考。
1 硫酸类溶液体系中pH测定方法
1.1 试验测定法
1.1.1 试验试剂与设备
五水硫酸铜,CuSO4·5H2O,分析纯,质量分数≥99.0%;七水硫酸锌,ZnSO4·7H2O,分析纯,质量分数≥99.0%;硫酸,分析纯,纯度97%~98%。均由国药集团化学试剂有限公司提供。
pH酸度计,pHSJ-4A型,精度±0.02pH,上海精密科学仪器有限公司;……
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