铯盐在当今工业生产中被广泛应用于医药、催化剂领域;闪烁晶体光电子产业以及高能物理行业,硫酸铯为无色斜方或白色针状晶体,易溶于水、不溶于醇和丙酮,作为制取各种铯盐的基础原料。主要用于分析试剂、微量分析铅、三价铬;特种玻璃;陶瓷;催化剂的助剂。硫酸铯在作为分析试剂和某些催化剂领域已应用多年。现有工艺一般采用碳酸铯与硫酸中和制取硫酸铯,但该工艺在使用中存在如下不足之处:1、原料使用碳酸铯,成本高;2、在中和制备过程中由于产物碳酸是二元弱酸,中和液为酸性,需加入氢氧化铯回调pH值,增大了成本,且碳酸易分解,逸出二氧化碳时,反应剧烈易造成安全事故.
本文拟采用硫酸酸浸法制备铯矾然后将铯矾通过转化、除杂、浓缩、分离等工序转变成硫酸铯产品,所得产品纯度高,原料简单易得且无安全隐患,工艺流程简单,成本较低,适合工业化生产.
1、酸浸铯榴石:将铯榴石粉末放入35wt%硫酸中酸浸,液固质量比为3:1,反应温度130℃,反应时间4h,然后保持90℃以上过滤,得酸浸液;
2、将酸浸液自然冷却至室温沉矾,离心分离,分离母液中和处理后排放,分离的铯矾晶体加入纯水进行两次重结晶,每次重结晶的液固质量比为8:1,每次加纯水溶解后,加热蒸发浓缩至温度为115℃、体积为原体积的三分之一后自然冷却至室温结晶,重结晶母液返回步骤1;
3、将两次重结晶后的精制铯矾加2.5倍质量的纯水溶解,温度控制在100℃,得铯矾溶液,然后加入铯矾溶液中铝元素物质的量的4.1倍的石灰(CaO),石灰以9wt%(以CaO计量)的石灰浆形式边搅拌边缓慢加入,加完后继续搅拌反应1h,过滤,滤渣用纯水淋洗两遍,每次用与滤渣等质量的纯水,淋洗液合并至滤液,得转化液;
4、所得转化液采用40wt%H2SO4溶液调节pH值至7.0,搅拌下反应10分钟后,复测溶液pH值为7.0,然后过滤除去不溶性杂质氢氧化铝,得到滤净液;
5、测滤净液中钙元素的量,向滤净液中加入钙元素物质的量的10倍的草酸,草酸悬以35wt%的溶液形式加入,搅拌下反应30分钟后过滤除去不溶性杂质,得到硫酸铯净液;
6、将得到的硫酸铯净液加热蒸发浓缩至温度140℃、同时有大量晶体析出为止,然后自然冷却至25℃后离心分离得硫酸铯晶体,分离出的母液返回到步骤4循环使用;
7、将步骤6分离的硫酸铯晶体烘干,烘干温度120℃,烘干时间为7h.
[1]湖北百杰瑞新材料有限公司. 一种高纯硫酸铯的制备方法:CN201410077115.0[P]. 2014-05-21.
硫酸铯作为一种重要的化合物,在多个领域都有着广泛的应用。本文将探讨硫酸铯在材料科学、能源领域以及其他行业的应用,展示其在推动科技进步和解决实际问题上的潜力。
简介:硫酸铯(Cesium Sulfate)是一种化学品,为白色针状晶体,易溶于水。常用于分析试剂,微量分析铅、三价铬。现有工艺一般采用碳酸铯与硫酸中和制取硫酸铯,但该工艺在使用中存在如下不足之处:1、原料使用碳酸铯,成本高;2、在中和制备过程中由于产物碳酸是二元弱酸,中和液为酸性,需加入氢氧化铯回调pH值,增大了成本,且碳酸易分解,逸出二氧化碳时,反应剧烈易造成安全事故。
应用:
1. 为制备冷阴极荧光灯电极的内涂膜,首先,使用高压吹风将暗黑药水硫酸铯输送到冷阴极荧光灯电极杯中。通过滴管和针头,控制暗黑药水的流量,确保其在电极杯内的液面高度为电极杯高度的2/3至4/5比例。一旦暗黑药水达到设定的液位,我们立即将多余的暗黑药水吸走,并对电极杯进行烘干涂敷处理,将内涂膜完成。这一过程需要在250℃下进行,以确保涂层完全固化和附着在电极杯的表面上。
该发明的关键之处在于,在整个工艺流程中,将硫酸铯溶剂处于封闭环境中。这样做可以防止H2O挥发对暗黑药水浓度造成影响,并保证药水的纯净度。通过这种方式,能够充分涂敷硫酸铯溶剂在电极杯内部表面上,从而确保电极发射材料的逸出功降低。另外,还采取了吸取电极杯内多余药水的措施,以减少暗黑药水的消耗,并提高电极熔封品质。同时,使用了高压吹风技术,可以精确地控制暗黑药水在滴管中的流量,保障暗黑药水供料的精确性和稳定性。
通过该发明提供的冷阴极荧光灯电极内涂膜方法,能够在严格控制条件下完成涂层制备过程,确保药水浓度、纯净度和流量的稳定性。这将进一步提升电极杯的品质和涂层的均匀性,使得冷阴极荧光灯电极具备更好的性能和可靠性。
2. 氢氧化铯是制备各种铯盐及金属铯的基础材料,具有独特的性能,在生物工程、催化剂行业、蓄电池等领域的应用日益增加。氢氧化铯的制备过程包括以下生产流程:
2.1 硫酸铯转化液的净化:将铯矾转化生成的硫酸铯溶液加入搅拌槽中,在常温下进行搅拌,并加入硫酸以调节pH值。通过沉淀除去氢氧化铝,然后将去除铝的溶液泵入另一个搅拌槽中,进行碱性除镁处理并加入除钙剂去除钙,得到纯净的硫酸铯溶液。
2.2 铯从硫酸盐体系中萃取分离:将经过净化的硫酸铯溶液加入萃取槽中,然后加入适量的萃取剂,通过控制物料流量和pH值进行连续生产。这一步骤旨在从硫酸盐体系中分离出纯净的铯。
2.3 铯反萃液的转型:利用酸性溶液对经过第二步骤生成的有机负载进行反萃,使铯从有机负载中转移到溶液中,以实现与杂质的分离。
2.4 铯反萃液的转化:将铯反萃液泵入苛化反应釜中,经过反应转化为氢氧化铯溶液。
2.5 转化液的除杂:将第四步骤得到的溶液中的固体杂质分离出来,以保证氢氧化铯的纯度。
2.6 氢氧化铯的浓缩:对第五步骤得到的氢氧化铯溶液进行浓缩处理,以提高其浓度。
2.7 氢氧化铯的结晶分离:将经过浓缩的氢氧化铯溶液进行冷却结晶,并分离得到湿氢氧化铯产品。
2.8 氢氧化铯产品的烘干:将第七步骤制得的湿氢氧化铯产品进行烘干,以获得干燥的氢氧化铯产品。
通过以上八个步骤,我们能够生产出高纯度的氢氧化铯产品。这一生产流程确保了原料的净化和分离,以及产品的浓缩、结晶和烘干,从而得到符合要求的氢氧化铯产品。
参考文献:
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碳酸氢铯是一种斜方晶体,具有熔点175℃(并脱去1/2H2O)的特性。它在冷水中易溶,在热水中极易溶,在乙醇中可溶。当碳酸氢铯加热时,会产生碳酸铯、二氧化碳和水。制备碳酸氢铯的方法有两种:
方法一:将Cs2CO3的浓溶液通入CO2。
方法二:将CsOH的80%乙醇溶液通入CO2。
根据CN201380082028.8的描述,可以使用混合碱金属甲酸盐共混物来收取或分离甲酸铯或甲酸铷。其中一种方法是向混合碱金属甲酸盐共混物中加入硫酸铯或硫酸铷,以优先沉淀出硫酸钾。另一种方法是加入碳酸铯或碳酸氢铯,以优先沉淀出碳酸钾/碳酸氢钾和/或其他非铯或非铷的金属。此外,还有其他可选步骤,以及将硫酸铯转化为氢氧化铯的方法。
[1] [中国发明,中国发明授权] CN201010106770.6 以铯榴石生产碳酸铯的新工艺
[2] CN201380082028.8从混合碱金属甲酸盐共混物收取甲酸铯的方法
[3]化合物词典
碳酸铯是一种常温常压下为白色固体的无机化合物,具有极强的溶解性和碱性。它可以与酸反应,生成相应的铯盐和水,并放出二氧化碳。碳酸铯在铯盐品种中应用广泛,可作为太阳能电池的活性层和Al电极之间的修饰层,提高器件转换效率。此外,碳酸铯还可以用作催化剂,用于烷基芳醚合成。
以铯矾为原料制备碳酸铯的方法包括以下步骤:首先,将铯矾加入去离子水中并加热溶解,然后冷却结晶并过滤,得到精铯矾;接着,在去离子水中加入精铯矾并加热溶解,得到精铯矾溶液;然后,向精铯矾溶液中缓慢滴加石灰乳,经固液分离后得到硫酸铯净液;接下来,将氢氧化钡溶液分次加入硫酸铯净液中,离心分离得到硫酸钡固体和苛化液;然后,向苛化液中通入CO进行碳化,碳化液pH值为7至10,静置后进行浓缩,冷却后得到浓缩液;最后,将浓缩液进行精滤和烘干,得到纯度为99.90%至99.99%的碳酸铯。
从铯榴石中提取高纯度碳酸铯的方法包括以下步骤:首先,将矿石磨细至120目;然后,将磨细后的铯榴石矿粉与浓盐酸混合并进行酸化反应;接着,将反应后的料浆加水并进行浸出反应;然后,将物料加入氢氧化钠调节pH值并沉淀杂质;接下来,用压滤机进行过滤并用水洗渣;然后,将浸出液进行萃取,得到碳酸铯反萃液;最后,对反萃液进行浓缩和碳化,得到纯度达到99.99%的碳酸铯。
[1] [中国发明] CN201811186015.6 以铯矾为原料制备碳酸铯的方法
[2] [中国发明] CN201910514959.X 一种从铯榴石中提取高纯度碳酸铯的方法
氯化铯的水溶液呈中性。制备硫酸铯时,可以通过在浓硫酸或硫酸氢铯中加热氯化铯,温度为550-700℃。
氯化铯的晶体结构是简单立方晶体。除了氯化铯外,还有其他采用这种晶体结构的化合物,如CsBr,CsI,TlCl,TlBr和NH4Cl等。
氯化铯在原子能工业中与氯化钚配对,用于熔盐电解制备金属钚。在生物研究中,氯化铯溶液被广泛用于离心分离病毒和其他分子。此外,稀释的氯化铯还能提高乙酰胆碱酯酶的活性。
氯化铯还常用作分析试剂,例如用于显微镜分析和光谱分析。它还可以用作气相色谱固定液,用于三价铬和镓的点滴分析,以及联苯和三联苯的高温色谱分析。
此外,氯化铯还在医药工业、X射线荧光屏和光电管材料中使用。它还可以用于制取金属铯、铯盐以及作为铯单晶的原料。
在工业上,可以使用铯榴石来制备氯化铯。首先,在加热条件下,用盐酸处理铯榴石,得到氯化铯。然后,通过使用三氯化锑、氯化碘或氯化铈(IV)进行精制,得到难溶的复盐,最后用硫化氢处理。经过重结晶后的Cs[ICl2](或Cs[ICl4])可以通过热分解来制备高纯度的氯化铯。
CsCl + SbCl3 → CsSbCl4
2 CsSbCl4 + 3 H2S → 2 CsCl + Sb2S3 + 8 HCl
Cs[ICl2] → 2 CsCl + ICl
氢氧化铯是一种白色固体,具有易溶于水的特性。其密度为3.675g/mL,并且具有腐蚀性,使用时需要小心。为了确保安全,氢氧化铯应该放入紧密的贮藏器内,并保持贮藏器密封,储存在阴凉、干燥的地方。
从元素周期表上看,铯是第55号元素,符号为Cs,其核外电子排布为2,8,18,18,8,1。由于最外层只有一个电子,并且远离原子核,所以铯非常容易失去电子,具有非常强的还原性。而紧接着的下一个元素是钫(Fr),它也是最后一个最外层只有一个电子的元素,但是钫是放射性物质,非常不稳定。因此,氢氧化铯应该是碱性最强的碱。
氢氧化铯具有吸湿性,易溶于水。在30℃时,饱和水溶液中含有70.63%的Cs2O,同时也可溶于乙醇。此外,氢氧化铯还可以通过氢氧化物制备叠氮化物、铬酸盐和碘化物等化合物。
如果按照规格使用和储存,氢氧化铯不会分解。它具有腐蚀玻璃的能力。与其他碱金属氢氧化物类似,氢氧化铯是一种强碱,容易潮解。实验室常用的是氢氧化铯一水合物。在使用过程中,应避免与酸性物质混合。
安定性:在室温下是稳定的,但暴露于空气中会吸湿和吸收二氧化碳。
危险性聚合:不会发生。
不相容性:应避免与以下物质接触:
1. 两性金属(例如铝、锡、锌等):会产生氢气。
2. 酸及酸性氧化物:会引起反应。
3. 水:溶解会释放大量热量。
4. 二氧化碳:会导致反应变质。
氯化铯与浓硫酸反应生成硫酸铯,然后硫酸铯与氢氧化钡反应可得到部分氢氧化铯(不纯)。
2CsCl + H2SO4(浓)=加热=Cs2SO4 + 2HCl↑
Cs2SO4 + Ba(OH)2 → 2CsOH + BaSO4↓
氢氧化铯也可以通过电解氯化铯饱和水溶液获得。
氢氧化铯还可以通过以下具有爆炸性的反应制备:2 Cs + 2 H2O → 2 CsOH + H2。金属铯与冰在-116°C以上都会发生反应。
氢氧化铯是一种较强的碱,可用作蓄电池的电解液和聚合反应的催化剂。
在泄漏紧急情况下:
1. 在污染区尚未完全清理干净之前,限制人员接近该区域。
2. 移开所有引燃源。
3. 对于液体泄漏,可以使用蛭石、泥土、沙或类似物质吸收液体,也可以用水稀释或用稀酸溶液小心中和,并将废液放入密闭容器中。
4. 对于固体泄漏,在安全许可下,迅速用铲子收集此物质,并将其放入密闭容器中,避免产生粉尘。
5. 尽可能迅速清理泄漏物质,因为经此物质吸湿后清理较为困难。
6. 清理完毕后,对该区域进行通风换气。
7. 在大量泄漏和火灾发生时,立即通知相关的安全卫生与环保单位以及制造商。
8. 避免外泄物进入下水道、水沟或密闭的空间。
溴化铯,化学式为CsBr,是一种白色结晶体,具有吸湿性。它易溶于水,溶解度为25℃时每100克水可溶解55.23克溴化铯,同时能溶于乙醇,但几乎不溶于丙酮。溴化铯的相对密度为4.44,熔点高达636℃,沸点则达到1300℃,显示出其优异的热稳定性。然而,值得注意的是,溴化铯被归类为有毒物质,毒性分级为中毒,其急性毒性腹腔-大鼠的半数致死量(LD50)为1400毫克/公斤[1]。
溴化铯的性状
氢溴酸中和法:这是较为常用的制备方法之一。首先,取一定量的硫酸铯和稍过量的溴化钡混合,加水并加热。通过过滤去除不溶物后,将滤液蒸发至干。随后,用水处理红热的残渣,并进行再结晶,即可得到溴化铯晶体。这种方法操作简便,原料易得,适合大规模生产。
氢溴酸处理碘化铯法:在过氧化氢的存在下,用氢溴酸处理碘化铯,并在水中进行重结晶。这种方法能够高效地将碘化铯转化为溴化铯,同时利用过氧化氢的氧化性去除杂质,提高产品的纯度[1-2]。
分析试剂:溴化铯因其高纯度和稳定性,常被用作分析试剂。在化学分析中,它可以用作标准物质,用于校准仪器和测定其他物质的含量。
光学领域:溴化铯具有优异的透光性和折射性,因此被广泛用于制造光学晶体。这些晶体在激光技术、光学仪器和光电子器件中发挥着重要作用。此外,溴化铯还可用于X射线荧光屏和分光计的棱镜等光学元件的制造。
制冷设备:溴化铯在制冷设备中也有着重要的应用。它可以用作吸收剂,在制冷循环中吸收热量,从而实现制冷效果。这种应用不仅提高了制冷设备的效率,还拓宽了溴化铯的应用领域[1-3]。
[1] 王惠,冉新权,陈佩珩.溴化铯,溴化镨在氢溴酸介质中反应的相化学研究[J].科学通报, 1995, 40(19):4.
[2] 诸跃进,王晨阳,龙涌金,等.一种采用溴化铯衬底制备钴掺杂钙钛矿太阳能电池的方法:201911365105[P][2024-08-07].
[3] 李珍珍,许佳,姚建曦.基于溴化铯诱导低温制备全无机铯卤铅钙钛矿太阳电池研究[C]//第六届新型太阳能电池材料科学与技术学术研讨会论文集.2019.