氯化铷与氯化钾在冰乙酸-水中溶解行为研究

程丽, 安莲英, 周堃, 张春霞

(成都理工大学材料与化学化工学院, 矿产资源化学四川省高校重点实验室, 四川 成都 610059)

氯化铷与氯化钾在冰乙酸-水中溶解行为研究

程丽, 安莲英, 周堃, 张春霞

(成都理工大学材料与化学化工学院, 矿产资源化学四川省高校重点实验室, 四川 成都 610059)

实验测定了不同温度条件下KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度, 实验结果表明KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均随温度的升高而增大, 且RbCl的溶解度明显大于KCl的溶解度.并测定了KCl、RbCl在不同配比冰乙酸-水溶液中的溶解度, 并得到其盐析率.结果表明：冰乙酸对KCl、RbCl都具有较强的盐析作用, 但随着剂水比增加, KCl的盐析率逐渐高于RbCl.

氯化钾; 氯化铷; 溶解度

1 前言

铷作为稀有碱金属可用于制备特种玻璃,光电倍增管, 原子钟, 热电转换器, 有机催化剂以及抗抑郁药等[1-2].铷没有独立的矿物, 常和其它碱金属共存于锂云母、铯榴石、锂铯榴石、天然光卤石及地下卤水中[3-4].尤其是在卤水中, 铷与大量的性质相近的钠、钾等碱金属离子共存, 使铷提取、提纯工艺变得更加复杂[5-9].研究不同溶剂中铷、钾的溶解规律对于实现铷钾分离具有指导意义.

2 实验部分

2.1 实验试剂及实验仪器

实验所用试剂, 氯化铷（含量>99.8%）; 氯化钾; 甲酸; 冰乙酸; 正丙醇; 乙二醇; 硝酸银均为分析纯; 二次蒸馏水.

实验仪器, 恒温水浴锅（±0.1K）, 搅拌器及配套塑料搅拌桨, 分析天平（EL104, 精度0.0001g）, 三颈烧瓶,电感耦合等离子体发射光谱仪（optima 5300V）.

2.2 实验方法

用量筒量取一定体积的冰乙酸, 放入500 mL的三颈烧瓶中, 加入过量的氯化铷.将三颈烧瓶置于恒温水浴锅中, 固定.在搅拌的过程当中, 要注意三颈烧瓶内是否还有未溶解的溶质, 如果没有, 要及时加入.溶解达到平衡后关闭搅拌浆, 待溶液中的悬浮颗粒都沉淀下来, 移取5 mL的上清液置于事先清洗干净且干燥的50 mL容量瓶中, 再用二次蒸馏水定容待测[10].氯化钾溶解度实验同上.

用量筒量取冰乙酸和水1:10的溶剂, 放入500 mL的三颈烧瓶中, 加入过量的氯化铷.将三颈烧瓶置于恒温水浴锅中, 固定.在搅拌的过程当中, 要注意三颈烧瓶内是否还有未溶解的溶质, 如果没有, 要及时加入.溶解达到平衡后关闭搅拌浆, 待溶液中的悬浮颗粒都沉淀下来, 移取5mL的上清液置于事先清洗干净且干燥的50mL容量瓶中, 再用二次蒸馏水定容待测, 其他配比的溶剂按照同样方法进行实验.氯化钾不同剂水比溶解度实验同上.

2.3 分析方法

Cl-：AgNO3容量法, K+：四苯硼钠－季铵盐返滴定法, Rb+：电感耦合等离子体发射光谱法(ICP)[11].

3 结果与讨论

3.1 RbCl、KCl在冰乙酸中的溶解行为

RbCl、KCl在冰乙酸中的溶解度测定结果见表1.

表1 KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度Table 1 The solubility of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid

由表1可知：KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均随温度的升高而增大, 且在冰乙酸中RbCl的溶解度明显大于KCl的溶解度, 比值接近100倍左右.

3.2 RbCl和KCl冰乙酸-水混合溶剂中的溶解行为

RbCl和KCl单盐在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度及盐析率见表2, 由表2 数据为基础绘制了RbCl和KCl单盐在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值曲线, 结果见图1.根据表2数据对饱和溶解度（S）或密度（ρ）对剂水比（W）进行三参数方程[12-14]拟合, 方程定义如下：Y=A0+A1W+A2W2, 其中Y代表饱和溶解度（S）或密度（ρ）, W代表剂水比, A0, A1, A2分别为拟合参数, 拟合的相关系数均在0.99以上, 拟合结果见图2.

表2 不同温度条件下乙酸-水混合溶液中 KCl、RbCl 的溶解度S及盐析率S-OTable 2 The solubility and salting-out of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid-water solution at different temperature (W：g/100g 水, S：g/100g 溶剂, S-O：盐析率%)

由表2可知：冰乙酸对KCl、RbCl均有较强的盐析作用, 在同一温度下, 随着剂水比的增大, RbCl、KCl的溶解度均减小, 同时盐析率逐渐增大, 且KCl的盐析率高于RbCl, 即冰乙酸对KCl的盐析作用更为显著.同一剂水比的溶剂中, 随着温度的降低, RbCl、KCl的溶解度逐渐减小.

图1 RbCl和KCl单盐在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值Fig.1 The solubility ratio of rubidium chloride、potassium chloride in glacial acetic acid-water solution

由图1 可知：同一温度下, 随着剂水比的增加, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值逐渐增大,但增加幅度较小; 同一剂水比条件下, 随着温度的升高, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值逐渐减小.由此可知低温、高剂水比更利于RbCl和KCl的分离.

图2 303.15K时KCl和RbCl溶解度拟合曲线Fig.2 The solubility fitting curves of rubidium chloride、potassium chloride at 303.15K

由图2可知：303.15K时KCl和RbCl溶解度拟合曲线的拟合相关系数均在0.99以上, 拟合结果比较理想, 说明KCl、RbCl溶解度实验数据与理论计算相吻合, 此次实验数据可为后期进一步探究KCl、RbCl的分离工艺提供理论依据.

3.2 结论

(1) KCl、RbCl在冰乙酸中的溶解度均随温度的升高而增大, 且RbCl、KCl的溶解度比值在100左右.

(2) KCl、RbCl在不同剂水比下溶解度随剂水比的增加均明显下降, 而盐析率随剂水比的增加明显增大.冰乙酸对KCl和RbCl都有较强的盐析作用, 但对KCl作用更明显.

(3) 同一温度下, 随着剂水比的增加, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值逐渐增大, 但增加幅度较小; 同一剂水比条件下, 随着温度的升高, RbCl和KCl在冰乙酸-水混合溶剂中的溶解度比值逐渐减小.低温、高剂水比利于RbCl和KCl的分离.

参考文献

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The study on solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid-water

CHENG Li, AN Lian-ying, ZHANG Chun-xia
(School of Materials and Chemistry & Chemical Engineering, Chengdu University of Technology; Mineral Resources Chemistry Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutions, Chengdu 610059, P.R.C.)

The solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid were measured at different temperatures.The experiment results showed that the solubility of rubidium chloride and potassium chloride in glacial acetic acid increased with the rise of temperature, and the solubility of rubidium chloride significantly higher than the solubility of potassium chloride.The solubility of rubidium chloride and potassium chloride in different ratio glacial acetic acid-water were measured and the salting-out rates were calculated. The results showed that glacial acetic acid had strong salting-out effect on rubidium chloride, potassium chloride. However, with the proportion of water rise, the salting-out rate of the influence of potassium chloride became higher than that of rubidium chloride.

potassium chloride; rubidium chloride; solubility

O61, TD98

A

1003-4271(2014)06-0833-04

10.3969/j.issn.1003-4271.2014.06.06

2014-09-29

程丽(1990-), 女, 汉族, 四川广安人, 硕士研究生, 研究方向: 矿产资源化学; clchengli@sina.com.

安莲英(1956-), 女, 汉族, 天津人, 教授, 博士, 无机化工; anliany@cdut.edu.cn.

国家“863”计划(2012AA061704).