一種五硫代碳酸鈉的合成方法技術(shù)

一種五硫代碳酸鈉的合成方法，該方法以全硫碳酸鈉和硫磺粉作為原料。用過量的硫磺粉在相轉(zhuǎn)移催化劑離子液體和微波的協(xié)同作用下，高效、快速合成五硫代碳酸鈉。離子液體能作為相轉(zhuǎn)移催化劑、增溶劑和微波吸收劑，副產(chǎn)物四硫代碳酸鈉少。該方法操作簡便、分離容易、易于實現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。本發(fā)明專利技術(shù)為五硫代碳酸鹽的合成提供了新的思路和方法。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及五硫代碳酸鹽的制備方法。
技術(shù)介紹
目前，在十多種處理重金屬廢水的方法中，硫化物沉淀法是一種效果相對較好，并值得 進(jìn)一步研究的方法之一。其中，全硫碳酸鹽(又稱三硫代碳酸鹽)對重金屬廢水有很好的去除 效果，在國外已經(jīng)得到商業(yè)化應(yīng)用。但是，全硫碳酸鹽處理重金屬廢水得到的重金屬污泥穩(wěn)定性不高，在受熱或酸 性條件下，重金屬污泥容易出現(xiàn)返溶現(xiàn)象。進(jìn)一歩的研究表明，五硫代碳酸鹽能夠提高重金 屬離子沉淀物的穩(wěn)定性。例如五硫代碳酸鈉(^"20 5)，由于它的陰離子部分的化學(xué)結(jié)構(gòu)是S=C(:=^，其結(jié)構(gòu)對稱，所以能與金屬離子螯合，故而提高了重金屬離子沉淀物的穩(wěn)定 性，也使廢水中重金屬離子去除更加徹底。同時，五硫代碳酸根的分子量較全硫碳酸根大， 與重金屬離子形成的沉淀物比重較大，沉降速率也更快。 因此，目 前在處理重金屬廢水的硫化物沉淀法中，有用五硫代碳酸鹽、尤其是五硫代碳酸鈉來替代全 硫碳酸鹽的明顯趨勢。然而，現(xiàn)有的合成五硫代碳酸鈉的方法，不但轉(zhuǎn)化率較低，并且在形 成的產(chǎn)物中含有大量的四硫代碳酸鈉(A^2C5;)。而四硫代碳酸鈉除可作為農(nóng)業(yè)殺菌劑和殺 線蟲劑使用之外，不能作為處理重金屬廢水的沉淀劑來使用。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題是，提供一種轉(zhuǎn)化率高、四硫代碳酸鈉含量少的五硫代碳酸鈉 的合成方法。本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣。在該方法中，合成五硫代碳酸 鈉的原料是硫磺粉和全硫碳酸鈉。合成步驟如下-① 在充分溶解全硫碳酸鈉的水溶液中加入硫磺粉、并攪拌均勻，硫磺粉與全硫碳酸鈉 的摩爾比為2. 0 2. 5:1;② 在步驟①得到的混合液中加入離子液體、并充分?jǐn)嚢瑁x子液體與全硫碳酸鈉水溶 液的體積比為1% 5%，合成反應(yīng)溫度為30°C 90°C，時間為5min 40 min;③ 在步驟②得到的溶液加入丙酮萃取，析出五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。過濾出步驟③析出的五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。進(jìn)一步講，為更大地提高五硫代碳酸鈉的轉(zhuǎn)化率，在上述方案的基礎(chǔ)上，其改進(jìn)的方案 是在步驟②中，讓其合成反應(yīng)在2450MHz微波輻射下進(jìn)行，微波輻射功率為600W 1000W。從方案中可以看出，本專利技術(shù)是直接用全硫碳酸鈉為原料來與硫磺粉合成的、并且用了過 量的硫磺粉來參與反應(yīng)。直接用全硫碳酸鈉作為原料、并用過量硫磺粉的優(yōu)點是，可以使反 應(yīng)在常壓和(在需要時)高于二硫化碳的沸點的高溫度下進(jìn)行，提高反應(yīng)的速率。本專利技術(shù)用離 子液體，是把它作為本專利技術(shù)合成反應(yīng)的催化劑和相轉(zhuǎn)移劑。離子液體能選擇性地溶解許多無 機(jī)物(包括氣體)、有機(jī)金屬化合物、高分子材料、蛋白質(zhì)和酶等，是很多物質(zhì)的很好的溶劑。 而且可以通過選擇組成室溫離子液體的陰陽離子的種類和改變陽離子上官能團(tuán)的類型、進(jìn)而 改變離子液體同其它溶劑的互溶能力以及對特定物質(zhì)的選擇溶解能力。由于離子液體有寬的 液態(tài)范圍、可以忽略的蒸汽壓、高的粘度、不易燃、寬的電位窗、好的導(dǎo)電性、強(qiáng)極性、低 配位能力以及溶解各種有機(jī)無機(jī)材料的能力等優(yōu)點，是理想的綠色溶劑和相轉(zhuǎn)移劑。因此， 它能提高轉(zhuǎn)化率和選擇性，極大地減少了四硫代碳酸鈉的產(chǎn)生量。在進(jìn)一步的改進(jìn)的方案中，讓本來有離子液體作為催化劑和相轉(zhuǎn)移劑的合成反應(yīng)，在微 波輻射進(jìn)行。是因為離子液體是室溫熔鹽，其極性強(qiáng)，吸收微波的能力強(qiáng)。利用微波和離子液體在五硫代碳酸鈉合成中的協(xié)同作用，就能使五硫代碳酸鈉的合成轉(zhuǎn)化率得到進(jìn)一步的大 幅度提高。總之，與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本專利技術(shù)是一種轉(zhuǎn)化率高、四硫代碳酸鈉含量少的五硫代碳酸 鈉的合成方法，并且，本專利技術(shù)還有所需設(shè)備條件簡單、工藝過程短、分離方便、易于實現(xiàn)連 續(xù)化生產(chǎn)的優(yōu)點。同時，由于離子液體的用量少，而且可回收利用。所以，本專利技術(shù)還有合成 五硫代碳酸鈉的成本低廉的優(yōu)點。.下面，結(jié)合具體實施方式，對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。具體實施例方式。在該方法中，合成五硫代碳酸鈉的原料是硫磺粉和全硫 碳酸鈉。合成步驟如下① 在充分溶解全硫碳酸鈉的水溶液中加入硫磺粉、并攪拌均勻，硫磺粉與全硫碳酸鈉的摩爾比為2.0 2.5:1。顯然，從反應(yīng)式A^2CS3+2S二A^2C&可以看出，硫磺粉是過量的，其目的是加快反應(yīng)速度。通常，取較大值的摩爾比為好。② 在步驟①得到的混合液中加入離子液體、并充分?jǐn)嚢瑁x子液體與全硫碳酸鈉水溶 液的體積比為1% 5%，合成反應(yīng)溫度為30°C 90°C，時間為5 min 40 min。通常，在條 件允許的情況下，取較大值的體積比、較高的反應(yīng)溫度和較長的反應(yīng)時間。③ 在步驟②得到的溶液加入丙酮萃取，析出五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。④ 過濾出步驟③析出的五硫代碳酸鈉結(jié)晶體，回收含離子液體、含或不含余量硫磺粉 的溶液，以再利用。進(jìn)一步講，本專利技術(shù)中的離子液體，可以是BF4、 PF6、 、 PF6或BF4中的一種或者兩種以上混合液。更進(jìn)一步講，為更大地提高五硫代碳酸鈉的轉(zhuǎn)化率，在步驟②中，讓合成反應(yīng)在2450MHz 微波輻射下進(jìn)行，其微波輻射功率為600W 1000W。通常，微波輻射時間與反應(yīng)時間相同。 顯然，在微波輻射下進(jìn)行的本步驟②中的合成反應(yīng)，除五硫代碳酸鈉的轉(zhuǎn)化率能夠進(jìn)一步提 高之外，合成反應(yīng)時間可以縮短一些。本專利技術(shù)是通過分光光度法，在400nm下測定五硫代碳酸鈉的濃度，計算五硫代碳酸鈉的 產(chǎn)率，來對其效果進(jìn)行驗證的(四硫代碳酸鈉紫外一可見的最大吸收峰為300nm;五硫代碳酸 鈉紫外一可見的最大吸收峰為400nm;全硫碳酸鈉紫外一可見的最大吸收峰為502nm)。實施例及其相應(yīng)驗證如下(a)將全硫碳酸鈉與不過量或過量的硫磺粉混合，攪拌，加入離子液體；分別不在微波輻射下進(jìn)行合成反應(yīng)，在微波頻率為2450MHz的微波爐中進(jìn)行合成反應(yīng); 然后用丙酮萃取、結(jié)晶得到晶體。 (b)分光光度法測定、并驗證。結(jié)果見下表實 施 例<table>table see original document page 6</column></row><table>從各實施例及其驗證結(jié)果中，可以看出(摩爾比)過量的硫磺粉、較高體積比的離子液體、 較長的反應(yīng)時間、較高的反應(yīng)溫度、以及增加微波輻射，均有利于五硫代碳酸鈉的合成。鑒于離子液體在本專利技術(shù)中的作用已經(jīng)十分明顯，所以，采用兩種以上離子液體的混合液 來提高轉(zhuǎn)化率和選擇性的實施例，就省略而不贅述了。權(quán)利要求1、，其特征在于，合成該五硫代碳酸鈉的原料是硫磺粉和全硫碳酸鈉；合成步驟如下①在充分溶解全硫碳酸鈉的水溶液中加入硫磺粉、并攪拌均勻，硫磺粉與全硫碳酸鈉的摩爾比為2.0～2.5∶1；②在步驟①得到的混合液中加入離子液體、并充分?jǐn)嚢瑁x子液體與全硫碳酸鈉水溶液的體積比為1％～5％，合成反應(yīng)溫度為30℃～90℃，時間為5min～40min；③在步驟②得到的溶液加入丙酮萃取，析出五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。④過濾出步驟③析出的五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述五硫代碳酸鈉的合成方法，其特征在于，所述離子液體為 BF4、 PF6、 、 PF6或BF4中的一種或者兩 種以上混合液。3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述五硫代碳酸鈉的合成方法，其特征在于，在步驟②中，其 合成反應(yīng)是在2450MHz微波輻射下進(jìn)行的，微波輻射功率為600W 1000W。全文摘要，該方法以全硫碳酸鈉和硫磺粉本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種五硫代碳酸鈉的合成方法，其特征在于，合成該五硫代碳酸鈉的原料是硫磺粉和全硫碳酸鈉；合成步驟如下：①在充分溶解全硫碳酸鈉的水溶液中加入硫磺粉、并攪拌均勻，硫磺粉與全硫碳酸鈉的摩爾比為２．０～２．５∶１；②在步驟①得到的混合 液中加入離子液體、并充分?jǐn)嚢瑁x子液體與全硫碳酸鈉水溶液的體積比為１％～５％，合成反應(yīng)溫度為３０℃～９０℃，時間為５ｍｉｎ～４０ｍｉｎ；③在步驟②得到的溶液加入丙酮萃取，析出五硫代碳酸鈉結(jié)晶體。④過濾出步驟③析出的五硫代碳酸 鈉結(jié)晶體。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉作華，陶長元，杜軍，劉仁龍，孫大貴，成小鷹，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：85[中國|重慶]