LiOH法制备核级硼-10酸的工艺过程研究化工学院.PPT

指导老师：张卫江老师 徐姣老师 报 告 人：王祥梅 主要内容 开题背景与意义 国内外发展状况 实验原理 实验药品和仪器设备 实验装置图 实验内容 开题背景与意义 国内外发展状况 国内外发展状况 国内外发展状况 国内外发展状况 国内外发展状况 国内外发展状况 国内外发展状况 实验原理 实验原理 实验原理 实验原理 实验原理 离子交换可选用的树脂Amberlite IR-120型树脂，它具有优秀的物理和化学稳定性以及良好的耐温性能，选择性好，交换容量高， 重结晶利用的是硼酸水中溶解度变化特性，硼酸溶解度曲线图如下： 实验药品和仪器设备 实验药品和仪器设备 实验装置图 实验内容 制备工艺流程如下： 实验内容 近期小结： 先证明氢氧化锂与络合物能生成硼酸，n（氢氧化锂）：n（三氟化硼）=3，反应温度为100℃，反应一段时间经过滤、结晶、干燥后得到了硼酸固体，初步证明实验设想正确，通过结晶得到硼酸纯度为97%。 由于猜测氢氧化锂为原料进行一步法反应更加简单，因此降低反应温度为80℃，反应一段时间经过滤、干燥后得到了硼酸，测得硼酸的收率为88%，纯度为98%。 实验内容 近期小结： 实验内容 近期小结 下一步安排： 考察反应时间对产品纯度和收率的影响 分别进行试验 25h 、 20h、15h、10h反应时间下硼酸的纯度和收率 考察反应温度对产品纯度和收率的影响 分别进行试验100℃、90℃、70℃、60℃反应温度下硼酸的纯度和收率 实验内容 重结晶工艺流程如下： 实验内容 离子交换工艺流程如下： 实验内容 硼酸含量测定：以1％酚酞为指示液，用氢氧化钠标准溶液滴定至溶液呈粉红色。硼酸含量按下式计算： 实验内容 杂质含量测定： * 化工学院 * LiOH法制备核级硼-10酸的工艺过程研究 核级硼-10酸在核工业有着重要的作用，而我国硼-10酸生产工艺不成熟，核工业上使用核级硼-10酸主要依靠进口。为实现我国自主生产核级硼-10酸工业化，探索核级富集硼-10酸的制备工艺具有重要意义，将促进我国核工业的发展 硼酸制备工艺比较 酯化-水解法： Raymond利用甲醇钠的甲醇溶液与BF3-乙醚络合物反应得到B(OCH3)3，收率为65.8%。 Schlesinger、Webster和苏裕光对分离B(OCH3)3-CH3OH共沸物做了研究，发现盐析法得到的B(OCH3)3的收率达96%、纯度达99.5%，效果最好。 Howard和胡晓兰合成了多种硼酸酯，并研究了其水解速度。其中甲醇、乙醇、乙二醇、酚类形成的硼酸酯易于水解。 吴长美以工业品三氟化硼-10-乙醚络合物为原料，采用氯化钙为脱氟剂，以甲醇为介质进行反应，得到的硼酸三甲酯经水解后，获得高纯硼酸。 本课题组采用BF3-乙醚络合物与甲醇钠为原料制备硼酸。B(OCH3)3收率为87.43%,硼酸纯度为99.0%。 CaCO3 法： Clement以BF3-二甲醚络合物为原料与水混合，加入CaCO3，在泡点温度下反应。当混合物的pH值在5-6之间时，停止反应。采用此法B(OH)3收率可达95%-98%。Clement指出，当反应pH值达到5时即停止反应是B(OH)3高收率的保证，为得到较高纯度的B(OH)3，可在过滤时添加硅藻土作助滤剂。 本课题组研究了三氟化硼气体、水和碳酸钙制备硼酸的工艺条件，得到水碳酸钙法制备硼-10酸最佳工艺条件为：反应温度70℃，反应时间28h，n(CaCO3)：n(BF3)=4，在此条件下，硼酸的收率可达97%，纯度95%左右。 Li2CO3 法： Arsdel将粉状Li2CO3与水混合配成溶液，缓慢滴加BF3-二甲醚络合物，同时不断搅拌。滴加完毕后在100℃下回流反应12h，当混合物pH值约为7时停止反应，过滤并经Amberlite IR-120型树脂离子交换提纯后，浓缩结晶、烘干得到纯度98%的B(OH)3固体。 本课题组研究了Li2CO3法制备B(OH)3最佳工艺条件：反应温度90℃，反应时间20h，n(Li2CO3)：n(BF3)=2：3，在此条件下，B(OH)3的收率可达96%，纯度93%左右。 Li2SO4－Ba(OH)2联合法： Arsdel将Li2SO4与水混合配成溶液，向其中缓慢滴加BF3-二甲醚络合物，并不断搅拌。滴加完毕后在100℃下回流反应12h，此时混合物pH值约为1。为了移除硫酸根离子并调节pH值，向体系中缓慢地加入适量Ba(OH)2，100℃下回流反应10h至最终pH值在6-7之间。反应结束后，过滤并经Amberlite IR-120型树脂离子交换提纯后，浓缩结晶，烘干得到纯度99%的B(OH)3固体。 LiOH法： Arsdel在不断搅拌的情况下将BF3-二甲醚络合物缓慢滴加入LiO