CN116020379A - 用于制备草酸银的装置和草酸银的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及草酸银领域，公开了一种用于制备草酸银的装置和草酸银的制备方法。本发明的用于制备草酸银的装置包括硝酸银溶解单元、草酸溶解单元、反应合成单元、离心分离单元和贮存回用单元，其中，所述硝酸银溶解单元和草酸溶解单元各自与反应合成单元相连接；所述反应合成单元与所述离心分离单元相连接；所述离心分离单元包括进料口和出料口；所述贮存回用单元用于回收所述离心分离单元得到的洗涤液。根据本发明，能够提供一种草酸银合成装置和草酸银的制备方法，使用该装置制备草酸银可简化制备步骤，显著降低洗涤水的用量。

Description

用于制备草酸银的装置和草酸银的制备方法

技术领域

本发明涉及草酸银领域，具体涉及一种用于制备草酸银的装置和草酸银的制备方法。

背景技术

草酸银是一种重要的银盐，作为用于制备纳米银和银催化剂的原料在感光化学及催化剂合成等领域具有重要的应用价值，

现有的草酸银制备方法为使用硝酸银与草酸/草酸钠/草酸铵等含草酸根化合物溶液反应制取，由于草酸的溶解度较低，常温下溶解度仅约9.52g，为了除去草酸银中杂质，反应得到的草酸银还需大量水洗，制备过程耗水量大，单位产品生产成本高。如何提高生产能力，降低单位产品的耗水量，降低生产成本是一个重要的技术问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种草酸银合成装置和草酸银的制备方法，使用该装置制备草酸银可简化制备步骤，显著降低洗涤水的用量。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于制备草酸银的装置，该装置包括硝酸银溶解单元、草酸溶解单元、反应合成单元、离心分离单元和贮存回用单元，

其中，所述硝酸银溶解单元和草酸溶解单元各自与反应合成单元相连接，使得所述硝酸银溶解单元和草酸溶解单元中的硝酸银溶液与含草酸根的溶液进入到所述反应合成单元中发生反应；

所述反应合成单元与所述离心分离单元相连接，使得在所述反应合成单元中发生反应的反应产物进入到所述离心分离单元进行固液分离后再进行洗涤得到洗涤液和滤饼；

所述离心分离单元包括进料口和出料口；

所述贮存回用单元用于回收所述离心分离单元得到的洗涤液，所述贮存回用单元包括液体入口和液体出口，所述液体入口与所述离心分离单元的出料口相连接，所述液体出口与所述离心分离单元的进料口相连接，所述回收的洗涤液通过所述液体出口进入所述离心分离单元进行洗涤。

优选地，所述贮存回用单元的所述液体出口与所述离心分离单元的进料口之间设置有泵，通过所述泵将所述贮存回用单元中的液体送入所述离心分离单元进行洗涤。

优选地，所述贮存回用单元包括液体排放口，所述液体排放口用于排放pH低于1的所述洗涤液，使所述贮存回用单元中的洗涤液pH为1以上。

优选地，所述离心分离单元为离心式过滤机。

优选地，所述硝酸银溶解单元和所述草酸溶解单元各自包括加热单元和第一搅拌单元。

优选地，所述加热单元为电加热器、蒸汽加热夹套、蒸汽加热盘管中的一种或多种。

优选地，所述加热单元设置在所述硝酸银溶解单元和所述草酸溶解单元的外部。

优选地，所述第一搅拌单元为电动浆式和推进器式搅拌器中的一种或多种。

优选地，所述反应合成单元包括冷却单元和第二搅拌单元。

优选地，所述冷却单元为冷却夹套。

优选地，所述冷却单元设置在所述反应合成单元的外部。

优选地，所述第二搅拌单元为电动浆式和推进器式搅拌器中的一种或多种。

本发明第二方面提供一种草酸银的制备方法，该方法在本发明所述的用于制备草酸银的装置中进行制备，包括以下步骤：

1)在所述硝酸银溶解单元配制硝酸银溶液并在所述草酸溶解单元中配制含草酸根化合物溶液的步骤；

2)将步骤1)所得硝酸银溶液和含草酸根化合物溶液通入所述反应合成单元使其发生反应的步骤；

3)将步骤2)所得反应产物通入所述离心分离单元进行离心分离后洗涤得到洗涤液和滤饼的步骤；

4)将步骤3)所得洗涤液通入所述贮存回用单元回收的步骤，

其中，该方法还包括将所述贮存回用单元回收的洗涤液送入到所述离心分离单元中进行回用。

优选地，所述硝酸银溶液浓度为2-85质量％，所述含草酸根化合物溶液浓度为4-33质量％。

优选地，所述硝酸银溶液浓度为10-50质量％，含草酸根化合物溶液浓度为9-30质量％。

优选地，步骤2)中，所述反应的条件包括：反应温度5-30℃，反应时间10-600min。

优选地，步骤2)中，通入所述反应合成单元的所述含草酸根化合物中的草酸根与所述硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1：1.25-2，优选为1：1.4-2，更优选为1：1.5-1.9。

优选地，所述洗涤的条件包括：先使用回收洗涤液进行洗涤后再用水进行洗涤，所述水洗涤使得洗涤后的水pH大于5。

通过上述技术方案，本发明的用于制备草酸银的装置简化了制备步骤，显著降低了草酸银制备中洗涤水的用量。

附图说明

图1是本发明的用于制备草酸银的装置的示意图，

附图标记说明

1：硝酸银溶解单元；             2：草酸溶解单元；

3：反应合成单元；               4：离心分离单元；

5：贮存回用单元；               6：泵；

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以下参照图1，将具体说明本发明提供的用于制备草酸银的装置，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示，本发明提供的用于制备草酸银的装置包括硝酸银溶解单元1、草酸溶解单元2、反应合成单元3、离心分离单元4和贮存回用单元5，

其中，所述硝酸银溶解单元1和草酸溶解单元2各自与反应合成单元3相连接，使得所述硝酸银溶解单元1和草酸溶解单元2中的硝酸银溶液与含草酸根的溶液进入到所述反应合成单元3中发生反应；

所述反应合成单元3与所述离心分离单元4相连接，使得在所述反应合成单元3中发生反应的反应产物进入到所述离心分离单元4进行固液分离后再进行洗涤得到洗涤液和滤饼；

所述离心分离单元4包括进料口和出料口；

所述贮存回用单元5用于回收所述离心分离单元4得到的洗涤液，所述贮存回用单元5包括液体入口和液体出口，所述液体入口与所述离心分离单元4的出料口相连接，所述液体出口与所述离心分离单元4的进料口相连接，所述回收的洗涤液通过所述液体出口进入所述离心分离单元4进行洗涤。

根据本发明，为了方便物料的添加和排出，优选所述进料口位于所述离心分离单元4的上方，所述出料口位于所述离心分离单元4的下方，所述液体入口位于所述贮存回用单元5的上方，所述液体出口位于所述贮存回用单元5的下方。

根据本发明，为了便于洗涤液的回收利用，优选地，所述贮存回用单元5的所述液体出口与所述离心分离单元4的进料口之间设置有泵6，通过所述泵6将所述贮存回用单元5中的液体送入所述离心分离单元4进行洗涤。作为所述泵6可以采用在化工领域通常使用的各种耐酸腐蚀泵。

根据本发明，为了便于将pH过低不适宜用于再次洗涤的所述洗涤液作废弃处理，优选地，所述贮存回用单元5包括液体排放口，所述液体排放口用于排放pH低于1的所述洗涤液，使所述贮存回用单元5中的洗涤液pH为1以上。

根据本发明，作为所述贮存回用单元5可以为本领域通常使用的各种储存液体的容器，例如可以为储液罐，优选为塑料储液罐。

根据本发明，作为所述离心分离单元4优选为离心式过滤机，作为离心式过滤机可以采用现有的化工领域用于固液分离的离心式过滤机等。

根据本发明，所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2用于制备硝酸银溶液和含草酸根化合物溶液，为了加快溶解速度节省时间提高效率，优选地，所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2各自包括加热单元和第一搅拌单元。

作为所述加热单元没有特别限定，可以为化工领域中通常使用的加热设备，优选地，所述加热单元为电加热器、蒸汽加热夹套、蒸汽加热盘管中的一种或多种；更优选地，所述加热单元为电加热器和/或蒸汽加热夹套。

为了便于加热，优选地，所述加热单元设置在所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2外部。

作为所述第一搅拌单元没有特别限定，可以为化工领域中通常使用的搅拌设备，优选地，所述第一搅拌单元为电动浆式和推进器式中的一种或多种。具体地，可以使用框式搅拌器。

根据本发明，所述反应合成单元3用于使硝酸银溶液和含草酸根化合物溶液反应生成草酸银，为了反应充分，且反应完成后降低温度使得草酸银充分沉淀，所述反应合成单元3包括冷却单元和第二搅拌单元。

优选地，所述冷却单元为冷却夹套、冷却盘管或无保温自然冷却中的一种或多种；更优选地，所述冷却单元为冷却夹套。

作为所述冷却单元的设置位置没有特别的限定，只要能够实现冷却即可。优选地，所述冷却单元设置在所述反应合成单元3的外部，例如可以以夹套的方式进行设置。

优选地，所述第二搅拌单元为电动浆式和推进器式搅拌器中的一种或多种。具体地，可以使用框式搅拌器。

本发明第二方面提供一种草酸银的制备方法，该方法在本发明的用于制备草酸银的装置中进行制备，包括以下步骤：

1)在所述硝酸银溶解单元1配制硝酸银溶液并在所述草酸溶解单元2中配制含草酸根化合物溶液的步骤；

2)将步骤1)所得硝酸银溶液和含草酸根化合物溶液通入所述反应合成单元3使其发生反应的步骤；

3)将步骤2)所得反应产物通入所述离心分离单元4进行离心分离后洗涤得到洗涤液和滤饼的步骤；

4)将步骤3所得洗涤液通入所述贮存回用单元5回收的步骤，

其中，该方法还包括将所述贮存回用单元5回收的洗涤液送入到所述离心分离单元4中进行回用。

根据本发明，从节约用水且便于固液分离的角度考虑，优选地，所述硝酸银溶液浓度为2-85质量％，所述含草酸根化合物溶液浓度为4-33质量％；更优选地，所述硝酸银溶液浓度为10-50质量％，含草酸根化合物溶液浓度为9-30质量％。

在本发明中，含草酸根化合物可以为草酸、草酸钠和草酸铵中的一种或多种，优选为草酸。

根据本发明，优选地，步骤2)中，所述反应的条件包括：反应温度5-30℃，反应时间10-600min；更优选地，所述反应的条件包括：反应温度10-30℃，反应时间60-300min。

根据本发明，当含草酸根化合物中的草酸根与所述硝酸银溶液中的硝酸银的比例为特定值时，反应更充分，优选地，步骤2)中，通入所述反应合成单元3的所述含草酸根化合物中的草酸根与所述硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为0.5-0.8；更优选地，步骤2)中，通入所述反应合成单元3的所述含草酸根化合物中的草酸根与所述硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1：1.25-2.5，优选为1：1.25-2，更优选为1：1.4-2，进一步优选为1：1.5-1.9。

根据本发明，在将步骤2)所得反应产物通入所述离心分离单元4进行离心分离后洗涤得到洗涤液和滤饼。所述洗涤可以一边导入洗涤液一边进行离心来进行。

此外，离心分离的转速和离心洗涤的转速可以相同或不同，例如可以为900-100rpm。

根据本发明，从节约洗涤用水的角度考虑，优选地，所述洗涤的条件包括：先使用回收洗涤液进行洗涤后再用水进行洗涤，所述水洗涤使得洗涤后的水pH大于5。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明并不限于以下实施例。

以下实施例1采用如图1所示的用于制备草酸银的装置制备草酸银。该装置包括硝酸银溶解单元1、草酸溶解单元2、反应合成单元3、离心分离单元4、贮存回用单元5，所述硝酸银溶解单元1和草酸溶解单元2各自为具有电加热装置和框式搅拌器的反应釜，所述反应合成单元3为具有夹套冷却装置和框式搅拌器的反应釜，所述离心分离单元4为具有进料口和出料口的离心过滤机，所述贮存回用单元5为具有液体入口、液体出口和液体排放口的液体储罐。

其中，所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2各自与反应合成单元3相连接，所述反应合成单元3与所述离心分离单元4的进料口相连接，所述离心分离单元4的出料口与所述贮存回用单元5的液体入口相连接，用于回收所述离心分离单元4得到的洗涤液，所述贮存回用单元5包括液体入口和液体出口，所述液体入口与所述离心分离单元4的出料口相连接，所述液体出口与所述离心分离单元4的进料口相连接并通过泵6将回收的洗涤液泵入所述离心分离单元4，回收的洗涤液通过所述液体出口进入所述离心分离单元4对滤饼进行洗涤。

实施例1

(1)将所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2加热至65℃，20rpm搅拌下分别配置浓度为40质量％的硝酸银溶液165kg和浓度为16质量％的草酸溶液130kg。

(2)将上述硝酸银和草酸溶液以质量流量比127：100并流通入反应合成单元3中，冷却使反应合成单元3中溶液温度为25℃，反应3h。

(3)开启反应合成单元3的搅拌器(20rpm)，将反应合成单元3中溶液通入离心分离单元4，950rpm离心40min直至固液完全分离，离心分离所得酸液外排；之后950rpm离心的同时用水洗涤所得滤饼至洗涤后的水pH为6，共用水331kg。

(4)将步骤(3)纯水洗涤所得洗涤液通入贮存回收单元5回收。

得到草酸银产品67.04kg，银含量62.0％，收率为99.2％。过程单位产品洗涤用水量约为4.9kg/kg-草酸银，总用水量7.9kg/kg-草酸银，过程产生外排废酸液约3.4kg/kg-草酸银。

实施例2

(1)将所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2加热至65℃，25rpm搅拌下分别配置浓度为40质量％的硝酸银溶液165kg和浓度为16质量％的草酸溶液130kg。

(2)将上述硝酸银和草酸溶液以质量流量比127：100并流通入反应合成单元3中，冷却使反应合成单元3中溶液温度为25℃，反应3h。

(3)开启反应合成单元3的搅拌器(25rpm)，将反应合成单元3中溶液通入离心分离单元4，950rpm离心40min直至固液完全分离，

(4)之后950rpm离心的同时先用实施例1的回收洗涤液洗涤所得滤饼，洗涤液直接外排；后期用去离子水洗涤所得滤饼，直至洗涤后的水pH为6，共用水235kg，洗涤液入回收单元5进行回收。得到草酸银产品66.8kg，银含量62.2％，收率为99.1％；过程单位产品用水量6.5kg/kg-草酸银，外排酸液量8.4kg/kg-草酸银。

实施例3

(1)将所述硝酸银溶解单元1和所述草酸溶解单元2加热至65℃，20rpm搅拌下分别配置浓度为35质量％的硝酸银溶液190kg和浓度为15质量％的草酸溶液139kg。

(2)将上述硝酸银和草酸溶液以质量流量比137：100并流通入反应合成单元3中，冷却使反应合成单元3中溶液温度为20℃，反应4h。

(3)开启反应合成单元3的搅拌器(20rpm)，将反应合成单元3中浆液通入离心分离单元4，在950rpm离心50min直至固液完全分离，之后950rpm离心的同时用实施例2的回收洗涤液215kg洗涤所得滤饼，滤液直接外排；最后再用去离子水洗涤所得滤饼至洗涤后的水pH为大于5，共用水198kg。得到草酸银产品68.5kg，银含量61.0％，收率为99.0％，过程单位产品用水量6.3kg/kg-草酸银，外排酸液量6.7kg/kg-草酸银。

在去离子水洗草酸银滤饼的初期，可将pH小于1的离心滤液直接外排，仅回用pH较高的滤液。

对比例1

(1)在室温下将硝酸银和草酸溶解，分别配制浓度为40质量％的硝酸银溶液0.825kg和浓度为8.0质量％的草酸溶液1.312kg。

(2)在连续搅拌下，将上述硝酸银和草酸溶液以质量流量比63：100并流加入3000ml玻璃烧杯中。反应完成后，自然冷却至室温(25℃)，过程用时4h。

(3)采用布氏漏斗，抽滤情况下过滤浆液，滤饼用蒸馏水洗涤，每次蒸馏水用量300mL，洗涤滤饼直至洗涤水pH值大于5，共用水1800mL，洗涤液外排。得到草酸银滤饼0.332kg，银含量62.5质量％，收率99.0％，过程总用水量10.4kg/kg-草酸银，产生废酸液总量约10.9kg/kg-草酸银。

对上述实施例和对比例制备过程中的用水量和废酸液产生量进行了分析对比，结果见表1所示。可以看出，采用本发明的工艺和方法，制备过程用单位产品耗水量和废酸产生量大幅降低，过程可连续运行，工艺大为简化，对环境友好。

表1

注：节水量以对比例1为基准进行计算

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制备草酸银的装置，其特征在于，该装置包括硝酸银溶解单元(1)、草酸溶解单元(2)、反应合成单元(3)、离心分离单元(4)和贮存回用单元(5)，

其中，所述硝酸银溶解单元(1)和草酸溶解单元(2)各自与反应合成单元(3)相连接，使得所述硝酸银溶解单元(1)和草酸溶解单元(2)中的硝酸银溶液与含草酸根的溶液进入到所述反应合成单元(3)中发生反应；

所述反应合成单元(3)与所述离心分离单元(4)相连接，使得在所述反应合成单元(3)中发生反应的反应产物进入到所述离心分离单元(4)进行固液分离后再进行洗涤得到洗涤液和滤饼；

所述离心分离单元(4)包括进料口和出料口；

所述贮存回用单元(5)用于回收所述离心分离单元(4)得到的洗涤液，所述贮存回用单元(5)包括液体入口和液体出口，所述液体入口与所述离心分离单元(4)的出料口相连接，所述液体出口与所述离心分离单元(4)的进料口相连接，所述回收的洗涤液通过所述液体出口进入所述离心分离单元(4)进行洗涤。

2.根据权利要求1所述的用于制备草酸银的装置，其中，所述贮存回用单元(5)的所述液体出口与所述离心分离单元(4)的进料口之间设置有泵(6)，通过所述泵(6)将所述贮存回用单元(5)中的液体送入所述离心分离单元(4)进行洗涤。

3.根据权利要求1所述的用于制备草酸银的装置，其中，所述贮存回用单元(5)包括液体排放口，所述液体排放口用于排放pH低于1的所述洗涤液，使所述贮存回用单元(5)中的洗涤液pH为1以上。

4.根据权利要求1所述的用于制备草酸银的装置，其中，所述离心分离单元(4)为离心式过滤机。

5.根据权利要求1所述的用于制备草酸银的装置，其中，所述硝酸银溶解单元(1)和所述草酸溶解单元(2)各自包括加热单元和第一搅拌单元；

优选地，所述加热单元为电加热器、蒸汽加热夹套、蒸汽加热盘管中的一种或多种；

优选地，所述加热单元设置在所述硝酸银溶解单元(1)和所述草酸溶解单元(2)外部；

优选地，所述第一搅拌单元为电动浆式和推进式搅拌器中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的用于制备草酸银的装置，其中，所述反应合成单元(3)包括冷却单元和第二搅拌单元；

优选地，所述冷却单元为冷却夹套；

优选地，所述冷却单元设置在所述反应合成单元(3)的外部；

优选地，所述第二搅拌单元为电动浆式和推进式搅拌器中的一种或多种。

7.一种草酸银的制备方法，其特征在于，在权利要求1-6中任意一项所述的用于制备草酸银的装置中进行制备，包括以下步骤：

1)在所述硝酸银溶解单元(1)配制硝酸银溶液并在所述草酸溶解单元(2)中配制含草酸根化合物溶液的步骤；

2)将步骤1)所得硝酸银溶液和含草酸根化合物溶液通入所述反应合成单元(3)使其发生反应的步骤；

3)将步骤2)所得反应产物通入所述离心分离单元(4)进行离心分离后洗涤得到洗涤液和滤饼的步骤；

4)将步骤3)所得洗涤液通入所述贮存回用单元(5)回收的步骤，

其中，该方法还包括将所述贮存回用单元(5)回收的洗涤液送入到所述离心分离单元(4)中进行回用。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，所述硝酸银溶液浓度为2-85质量％，所述含草酸根化合物溶液浓度为4-33质量％；

优选地，所述硝酸银溶液浓度为10-50质量％，含草酸根化合物溶液浓度为9-30质量％。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤2)中，所述反应的条件包括：反应温度5-30℃，反应时间10-600min。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤2)中，通入所述反应合成单元(3)的所述含草酸根化合物中的草酸根与所述硝酸银溶液中的硝酸银的摩尔比为1：1.25-2，优选为1：1.4-2，更优选为1：1.5-1.9；

优选地，所述洗涤的条件包括：先使用回收洗涤液进行洗涤后再用水进行洗涤，所述水洗涤使得洗涤后的水pH大于5。

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