一种高锰酸钾制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高锰酸钾晶体制备方法。该方法将一种新型三方结构复合金属化物M

【技术实现步骤摘要】
一种高锰酸钾制备方法


[0001]本专利技术属于化学品制备合成领域，具体涉及一种高锰酸钾制备方法。

技术介绍

[0002]高锰酸钾KMnO4，是一种常见的强氧化剂，常温下为紫黑色粒状或片状晶体，见光易分解，广泛的应用于化工、医药、采矿、金属冶炼及环境保护等领域。目前，高锰酸钾按照制备工艺的步骤可以大致分为一步法和两步法；一步法为原料通过化学反应或电解等方式直接生成高锰酸钾；两步法为原料通过两步工艺获得高锰酸钾产品的两步法。研究应用较多的一步法主要有锰金属直接电解法和二氧化锰直接电解法。这种电解法需要消耗的大量的电量和特制的阳极，较低的电解效率和高能耗限制了一步法的进一步发展应用。而传统两步法通常先通过氧化获得锰酸钾，再通过电解或其他化学氧化方式获得高锰酸钾。固相法是工业生产中最早采用的制备方法，此法多为间歇操作，能耗高，占地面积大，生产周期长，设备生产投资大，已逐渐被淘汰。而熔融物法以及电解和重结晶等方法会消耗大量的高浓度氢氧化钾，能耗也相对较高。因此，目前应用较为广泛的是液相法。这种方法是将浓度为65％-90％的氢氧化钾与软锰矿加热氧化反应生成锰酸钾，再经过电解等方法获得粗高锰酸钾，粗品经过重结晶、分离、干燥等工序得到高纯度高锰酸钾。相较上述制备方法，液相法设备简单，产品纯度高，操作时不产生粉尘等污染物，反应时间短，节能高效，是目前世界高锰酸钾工业的主要制备技术。但是，这种传统的液相法仍然存在很多的问题，如消耗大量高浓度氢氧化钾，锅炉式间歇操作，生产环境差，生产周期长，产品纯度低等，急需开发新的制备方法清洁高效的制备高纯度高锰酸钾。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种新的方法在温和条件下制备高锰酸钾。本专利技术涉及的制备方法是具有全新的制备原理，是一种独立于上述多种制备方法之外的第三种制备方法，能够通过简单的工艺实现高锰酸钾的高效制备，
[0004]本专利技术所述方法应用于高锰酸钾制备，其特征在于：通过一种复合金属氧化物实现高效清洁且条件温和的制备高锰酸钾。
[0005]本专利技术所述方法应用于高锰酸钾制备，所述金属氧化物是制备高锰酸钾的重要中间物但并非原料，将固相法或液相法获得的氧化物置于水中，适当加热搅拌，直接加入或者淋洗K2CO3或KOH，即可生成紫红色富高锰酸根溶液，过滤、结晶、干燥得到高纯度高锰酸钾。
[0006]本专利技术所述的方法应用于高锰酸钾制备，基本反应原理如下：
[0007]第一步：
[0008]4MnO2+6MCO3+O2＝2M3Mn2O8+6CO2[0009]第二步：
[0010]3M3Mn2O8+K2CO3+8CO2＝9MCO3+2KMnO4+4MnO2或：
[0011]3M3Mn2O8+2KOH+9CO2＝9MCO3+2KMnO4+4MnO2+H2O
[0012]本专利技术所述的方法应用于高锰酸钾制备，残渣可回收后补加适量MnO2后在空气中高温焙烧即可获得复合金属氧化物继续利用。反应系统只需要补充MnO2、K2CO3/KOH、 CO2，相应金属M碳酸盐可经过简单加热处理循环使用。
[0013]本专利技术所述的金属氧化物，以MnO2为原料，配合其他相应原料使用固相法或液相法合成初粉，空气中高温焙烧即可获得纯相的粉体。
[0014]本专利技术提供一种高锰酸钾的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0015](1)将碱土金属M的碳酸盐与MnO2混合均匀后于900-1000℃煅烧10-24h即可获得M3Mn2O8；所述M为Mg，Ca，Sr，Ba中至少一种；
[0016](2)将步骤(1)煅烧后的M3Mn2O8溶于水中，于25-100℃下搅拌0.5-24h后，静置1-5h，过滤，得到滤液A和滤渣A；
[0017](3)向步骤(2)所述的滤液A中加入过量KOH或K2CO3，得到反应溶液，控制 所述反应溶液的pH大于7；于25-100℃搅拌0.5-24h，重结晶、过滤，得到滤渣B和 滤液B，滤渣B干燥得到所述。流程(包括回收利用)如图2所示：
[0018][0019]基于以上技术方案，优选的，步骤(3)的过程中还包括加入CO2，CO2的加入速率为5-100mL/min；CO2的加入量为0.58L/g高锰酸钾，此处的高锰酸钾为基于上述化学方程式得到的理论高锰酸钾量，即在本专利技术中，理论上生成1g高锰酸钾实际通入0.58 L的CO2，比理论上的CO2需求量稍多。
[0020]基于以上技术方案，优选的，所述M3Mn2O8的晶体结构为三方晶型。
[0021]基于以上技术方案，优选的，所述M3Mn2O8的制备方法：将碱土金属M的碳酸盐与MnO2混合均匀后于900-1000℃煅烧10-24h即可获得M3Mn2O8。
[0022]基于以上技术方案，优选的，通过M3Mn2O8制备高锰酸钾时最佳加热温度为90℃。
[0023]基于以上技术方案，优选的，步骤(3)为：向步骤(2)所述的滤液A中淋洗KOH 或K2CO3溶液，调控淋洗液浓度及淋洗速率可获得不同纯度的高锰酸钾。
[0024]本专利技术所述的高锰酸钾制备方法，通过一种复合金属氧化物实现高效清洁且条件温和的制备高锰酸钾晶体，复合金属氧化物为制备过程中的中间物料，并不是原料；可以在低于100℃的水溶液体系中使用低浓度KOH或K2CO3或得纯度为99％以上的高锰酸钾晶体；作为中间物料的复合金属氧化物在释放出高锰酸根后滤渣再次加入MnO2高温焙烧后即可反复利用，清洁高效；晶体结构为三方晶型。复合金属氧化物为M3Mn2O8， M为Mg，Ca，Sr，Ba中至少一种，当M为两种金属时，其化学式为A
3-x
B
x
Mn2O8，其中A和B可为碱土金属Mg，Ca，Sr，Ba等，x可取0～3。
[0025]通过调控复合金属氧化物的反应条件，如：加热、搅拌、淋洗速率、洗液浓度等调控高锰酸钾晶体生成速率及纯度。
[0026]基于以上技术方案，优选的，金属氧化物为三方结构氧化物。
[0027]基于以上技术方案，优选的，化学式为M3Mn2O8，其中M可为碱土金属Mg，Ca， Sr，Ba等中的至少一种。
[0028]基于以上技术方案，优选的，此金属氧化物可与水反应生成紫红色可溶性高锰酸盐及MnO2。
[0029]基于以上技术方案，优选的，M可为上述碱土金属和过渡金属中的一种或多种，通
过掺杂可调整金属氧化物与水反应的速度。
[0030]本专利技术所述的金属氧化物应用于高锰酸钾制备，常温常压下在水中即可缓慢释放出高锰酸根，通过加热、搅拌、淋洗等方式可显著提升高锰酸根的生成速率。
[0031]有益效果
[0032](1)本专利技术所述方法高效节能，与传统固相法、液相法以及电解法相比制备条件更加温和，容易控制，部分原料和反应残渣可回收利用，原子利用率高，经济性高，所述金属氧化物为高锰酸钾制备过程中的中间物料。
[0033](2)本专利技术所述方法可在100℃以下的水溶液体系中进行，简单易操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锰酸钾的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将碱土金属M的碳酸盐与MnO2混合均匀后于900-1050℃煅烧10-24h，得到得M3Mn2O8；所述碱土金属M为Mg，Ca，Sr，Ba中至少一种；(2)将步骤(1)得到的M3Mn2O8溶于水中，于25-100℃下搅拌0.5-24h后，静置1-5h，过滤，得到滤渣A和滤液A；(3)向步骤(2)所述的滤液A中加入KOH或K2CO3，得到反应溶液，控制所述反应溶液的pH大于7；于25-100℃搅拌0.5-24h，过滤，得到滤渣B和滤液B，将滤渣B干燥得到所述高锰酸钾。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)的过程中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱雪峰，祝悦，杨维慎，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：