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氟化铵的净化方法有溶剂萃取法、结晶法、化学沉淀法、溶剂沉淀法及离子交换法等。本文采用结晶法净化氟化铵,但是由于氟化铵中的杂质多,直接采用结晶法净化氟化铵需要多次结晶净化,收率较低,或不能从氟化铵中析出氟化铵晶体。为此,本文采用化学法预处理与结晶法净化相结合的方法净化氟化铵。 首先对氟化铵的溶解度和过饱和度进行了研究。在常压下,263.15-348.15K范围内,氟化铵在水中的溶解度随温度的增加而增大。用理想溶液模型关联氟化铵在水中的溶解度较好,最大相对偏差为2.2158%,平均相对偏差为0.8773%,表明氟化铵的水溶液可近似为理想溶液。氟化铵的过饱和度随着温度的升高而增加,得到了氟化铵过饱和度曲线,为寻找氟化铵的介稳区做好准备,进而可以利用结晶法得到高纯度氟化铵产品。 其次,对氟化铵进行了预处理,氨水对氟化铵中脱氟硅酸是一种很好的试剂,可有效的脱除氟化铵中的氟硅酸;在搅拌速度为200rpm,反应时间为1小时,反应温度为33℃,pH为7,氨水的用量为氟化铵质量的0.09%条件下,氟硅酸的含量分别从0.232%降为0.037%。氢氧化钡对氟化铵脱硫是很好的沉淀剂,在反应温度为65℃,Ba2+/SO42-(mol)=0.85,搅拌速度为250 rpm,反应时间为2小时的条件下,利用氢氧化钡脱硫后,硫酸根的含量从0.12%降为242ppm。之后对氟化铵溶液进行浓缩,由实验数据可以看出,氟化铵的沸腾温度随着浓缩真空度的升高而降低,浓缩时间也随之缩短,滤液浓度和收率不受浓缩真空度的影响,为了提高氟化铵的浓缩效率,应在较高真空度下对氟化铵溶液进行浓缩。 预处理后的氟化铵进行结晶研究,通过4因素3水平的正交实验可知,晶种的用量对氟化铵收率的影响最大。且用单因素实验找出了各因素对产品杂质含量的影响趋势。较理想的实验条件为:降温速度为℃/20 min;晶种用量为2.5%;搅拌速度为250rpm;养晶时间2h。由全分析数据可以看出氟化铵晶体的各项指标满足氟化铵合格品的质量要求。用化学法净化后,浓缩结晶的收率为25.2%,满足分析纯氟化铵的要求;冷却结晶的收率为9.3%,满足高纯氟化铵的要求。