去除鎢酸鈉(Na?WO?)中的鉬雜質是鎢化學精制過程中的一個重要步驟,尤其在制備高純鎢產品或高純中間體(如APT、AMT)時尤為關鍵。鉬(Mo)與鎢(W)同屬VI B族元素,化學性質相似,因此分離難度較大。以下是常見的去除鉬雜質的方法及其原理:
一、鉬雜質存在形式
在堿性條件下,鎢和鉬都以多陰離子形式存在:
- 鎢酸根:WO42??
- 鉬酸根:MoO42??
因此,在堿性溶液中分離困難,需借助氧化還原、電位差、絡合穩(wěn)定性差異等方式進行分離。
二、常用去除方法
- 硫化沉淀法(H?S沉淀法)
- 原理:鉬酸根在酸性或中性條件下,能與H?S反應生成不溶于水的MoS?,而鎢酸鹽則不沉淀。
- 工藝步驟:
- 將鈉鎢酸溶液調至弱酸性(pH 1.5~3.0);
- 通入H?S氣體;
- 鉬生成黑色沉淀MoS?,被濾除;
- 鎢酸根保留在上清液中。
- 優(yōu)點:設備簡單、操作方便;
- 缺點:需處理含硫廢液,H?S有毒。
- 溶劑萃取法
- 原理:選用對Mo具有選擇性絡合能力的有機萃取劑,將Mo提取入有機相,W仍保留在水相。
- 常用萃取劑:
- 氧雜膦類(如TOPO);
- 有機磷酸酯(如TBP);
- 磷酸三辛酯(TOP)。
- 操作條件:
- 控制pH在1.5~2.5之間;
- 多級萃取效果更好。
- 優(yōu)點:可實現(xiàn)連續(xù)化操作,分離精度高;
- 缺點:成本高,有機溶劑需回收處理。
- 還原法(選擇性還原)
- 原理:在控制條件下,鉬可被還原成不溶性低價態(tài)氧化物(如MoO?),沉淀除去,而鎢仍以高價可溶形態(tài)存在。
- 還原劑選擇:
- 金屬鋅粉;
- 還原性有機物(如亞硫酸鹽、甲醛等)。
- 工藝控制:
- 溫度一般控制在60~90℃;
- 嚴格控制pH和還原劑量,避免還原W。
- 優(yōu)點:分離徹底,成本低;
- 缺點:工藝控制較復雜,有時還會引入雜質。
- 離子交換法
- 原理:利用鉬和鎢在不同pH下與離子交換樹脂的親和力差異,進行分離。
- 樹脂種類:
- 強堿性陰離子交換樹脂;
- 特殊配位型樹脂。
- 條件控制:
- pH、溫度和流速需要精確調控;
- 通常適合小批量高純制備。
- 優(yōu)點:純度高;
- 缺點:操作復雜,成本高。
- 鈣鹽沉淀法
- 原理:在一定pH范圍內,Mo形成CaMoO?沉淀,而鎢仍保持可溶狀態(tài)。
- 適用性:分離精度有限,通常用于初步預處理或結合其他方法使用。
三、工業(yè)推薦流程示意(可組合)
- 堿性鈉鎢酸溶液調整pH至2~3;
- 通入H?S或加入硫化鈉沉鉬;
- 過濾去除MoS?;
- 再經萃取法深度除鉬;
- 必要時進行離子交換提純。
四、小結對比
方法 | 選擇性 | 工藝復雜度 | 成本 | 工業(yè)適用性 |
硫化沉淀法 | 中高 | 低 | 低 | 常用粗分離 |
溶劑萃取法 | 高 | 中 | 中高 | 大規(guī)模適用 |
還原沉淀法 | 高 | 中 | 中 | 精制流程適用 |
離子交換法 | 極高 | 高 | 高 | 高純品制備 |
鈣鹽沉淀法 | 低 | 低 | 低 | 預處理用 |