一种高纯度锡酸钾的制备方法与流程

本发明涉及碱金属锡酸盐的制备方法领域，特别涉及一种高纯度锡酸钾的制备方法。

背景技术：

锡酸钾是一种含锡的碱性无机化合物，通常带有三个结晶水，其分子式为k2sno33h2o或k2sn(oh)6，在空气中易吸收二氧化碳而变成碳酸钾和偏锡酸。锡酸钾是一种基本的锡化工原料，广泛应用于电镀、化学分析、催化、锡化工产品合成等各个行业。从现有已公开报道的文献可以看出，锡酸钾的生产方法主要采用化学合成方法，如公布号为cn1546383a的中国专利公开了一种锡酸钾的制备方法，是采用锡和浓硝酸生成β-锡酸，再将β-锡酸与氢氧化钾加热共熔为溶液，冷却，加水溶解，过滤，蒸发浓缩析出结晶产物锡酸钾，该发明方法工序较长，且产品中硝酸根比较难清洗，锡与硝酸反应合成偏锡酸时会有氮氧化物排放，工艺不环保；公布号为cn102863016a的中国专利公开了一种锡酸钾的制备方法，该方法以锡花、双氧水、氢氧化钾为原料，一步合成锡酸钾。该发明具有制备工艺简单、不产生氨气、氮氧化物等有害、有毒气体，不使用高温或高压，节能环保等特点，但该工艺采用大量的双氧水为原料，生产成本较高，且因在高温、高碱、高氧化性的条件下合成锡酸钾，对设备的要求很高，经常因设备的腐蚀而造成锡酸钾外观不合格。因此开发一种生产成本较低、产品质量较好的三水合锡酸钾生产工艺尤为必要。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提出一种高纯度锡酸钾的制备方法，旨在简化锡酸钾的生产工艺流程，提高锡酸钾的制备纯度。

为实现上述目的，本发明提出的一种高纯度锡酸钾的制备方法，包括如下步骤：

s1，氢氧化钾溶液的配置：配置质量浓度为10％～20％的氢氧化钾溶液，过滤后备用；

s2，离子交换膜的预处理：将离子交换膜安装至隔离电解槽中，阳极区中注入s1配置的氢氧化钾溶液，阴极区注入纯水，静置一段时间后检测阴极区、阳极区内氯化物和硫酸盐的含量，使氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm，完成离子交换膜的预处理；

s3，锡酸钾溶液的制备：将s2中预处理后的离子交换膜安装至隔离电解槽中，阴极区和阳极区均注入s1配置的氢氧化钾溶液，其中，阳极设置为厚度10mm～40mm的金属锡板，阴极设置为厚度5mm的不锈钢板，在温度为50～80℃，电流密度为1～3a/dm²的条件下进行隔膜电极，当阳极区的锡离子浓度为5％～10％时，停止电解，取出阳极区的溶液，过滤后得到锡酸钾溶液；

s4，锡酸钾晶体的制备：将s3中制备的锡酸钾溶液进行真空蒸发浓缩、冷却、固液分离，得到锡酸钾结晶，并根据生产需求进行筛分。

优选地，s1中所述氢氧化钾溶液配置的浓度为12％。

优选地，s2中，静置时间设置为12小时，若检测的氯化物和硫酸盐的含量高于10ppm，则将阳极区和阴极区的氢氧化钾溶液、纯水排出；阳极区中再次注入s1配置的氢氧化钾溶液，阴极区再次注入纯水，静置12小时后，检测氯化物和硫酸盐的含量，若氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm，则完成离子交换膜的预处理，若氯化物和硫酸盐的含量仍高于10ppm，则重复上述过程，直至氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm。

优选地，s3中，金属锡板的厚度设置为30mm，当阳极区的锡离子浓度为9％时，停止电解。

优选地，s4具体包括：将s3中制备的锡酸钾溶液注入反应釜内进行真空蒸发浓缩，蒸发浓缩的真空度设置为0.05～0.1mpa，当浓缩液中的结晶达到60％时，对浓缩液持续搅拌冷却至室温，将冷却后的浓缩液注入离心机内进行固液离心分离，得到锡酸钾结晶，根据生产需求，过筛10～40目筛，得到符合标准的高纯度锡酸钾晶体成品。

优选地，所述离子交换膜设置为阴离子异相交换膜。

优选地，s4中固液分离后的母液可以注入s3中作为初始阳极液使用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：直接利用金属锡与氢氧化钾溶液在隔膜电解槽中通过电化学反应合成锡酸钾，与传统的利用硝酸或是双氧水与锡锭、氢氧化钾合成三水合锡酸钾相比，工艺路线短，产品纯度高，金属回收率高，生产成本低，无三废排放，具有较高的经济和环境效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明高纯度锡酸钾的制备方法流程图；

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

本实施例提出的一种高纯度锡酸钾的制备方法，包括如下步骤：

s1，氢氧化钾溶液的配置：配置质量浓度为10％～20％的氢氧化钾溶液，过滤后备用；应当说明的是，所述氢氧化钾溶液配置的浓度优选为12％，保证后续反应结晶率高，流动性强。

s2，离子交换膜的预处理：将离子交换膜安装至隔离电解槽中，阳极区中注入s1配置的氢氧化钾溶液，阴极区注入纯水，静置一段时间后检测阴极区、阳极区内氯化物和硫酸盐的含量，使氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm，完成离子交换膜的预处理；

s3，锡酸钾溶液的制备：将s2中预处理后的离子交换膜安装至隔离电解槽中，阴极区和阳极区均注入s1配置的氢氧化钾溶液，其中，阳极设置为厚度10mm～40mm的金属锡板，阴极设置为厚度5mm的不锈钢板，在温度为50～80℃，电流密度为1～3a/dm²的条件下进行隔膜电极，当阳极区的锡离子浓度为5％～10％时，停止电解，取出阳极区的溶液，过滤后得到锡酸钾溶液；

s4，锡酸钾晶体的制备：将s3中制备的锡酸钾溶液进行真空蒸发浓缩、冷却、固液分离，得到锡酸钾结晶，并根据生产需求进行筛分。

进一步地，应当说明的是，离子交换膜在制备过程中会存在残留物，通过s2的预处理，可以降低因其残留的阴离子杂质对反应的影响。本实施例中，离子交换膜设置为阴离子异相交换膜。s2中，静置时间设置为12小时，若检测的氯化物和硫酸盐的含量高于10ppm，则将阳极区和阴极区的氢氧化钾溶液、纯水排出；阳极区中再次注入s1配置的氢氧化钾溶液，阴极区再次注入纯水，静置12小时后，检测氯化物和硫酸盐的含量，若氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm，则完成离子交换膜的预处理，若氯化物和硫酸盐的含量仍高于10ppm，则重复上述过程，直至氯化物和硫酸盐的含量低于10ppm。

进一步地，应当说明的是，由于氢氧化钾为强碱性，选择不锈钢板能耐强碱性腐蚀，且导电性较好。s3中，金属锡板的厚度设置为30mm，不锈钢板的厚度设置为5mm，使导电性与阴极板所占空间、材料制作成本达到最优。当阳极区的锡离子浓度为9％时，停止电解，这一浓度，结晶率高，蒸发水分少。

进一步地，s4具体包括：将s3中制备的锡酸钾溶液注入反应釜内进行真空蒸发浓缩，蒸发浓缩的真空度设置为0.05～0.1mpa，当浓缩液中的结晶达到60％时，对浓缩液持续搅拌冷却至室温，将冷却后的浓缩液注入离心机内进行固液离心分离，得到锡酸钾结晶，根据生产需求，过筛10～40目筛，得到符合标准的高纯度锡酸钾晶体成品。

进一步地，s4中固液分离后的母液可以注入s3中作为初始阳极液使用，从而进一步降低生产成本。

进一步地，通过以下实施例，对本发明进一步说明，应当说明的是，以下实施例中制备锡阳极板、阴极板所用锡锭为1#锡锭，氢氧化钾为含量99％以上，隔膜电解槽离子交换膜经预处理后，阴离子溶出量均小于10ppm。

实施例一

在配液槽中加入纯水开启搅拌，加入一定量的氢氧化钾使得氢氧化钾质量浓度为20％，然后将氢氧化钾溶液加入到已经装载有40mm厚的锡阳极板和10mm厚的不锈钢板的的隔膜电解槽，阴阳极区域用阴离子异相交换膜隔开，调整电流密度为3.0a/dm²，温度为80℃，待阳极区锡离子质量浓度为10％时，将阳极区电解液取出，重新注入20％的氢氧化钾溶液溶液，继续电解，将取出的阳极区电解液过滤后，经真空减压加热浓缩至出现大部分结晶，冷却至常温，再经离心分离、筛分后得到高纯度三水合锡酸钾晶体。

实施例二

在配液槽中加入纯水开启搅拌，加入一定量的氢氧化钾使得氢氧化钾质量浓度为10％，然后将氢氧化钾溶液加入到已经装载有30mm厚的锡阳极板和5mm厚的不锈钢板的的隔膜电解槽，阴阳极区域用阴离子异相交换膜隔开，调整电流密度为2.0a/dm²，温度为70℃的条件下电解，待阳极区锡离子质量浓度为5％时，将阳极区电解液取出，重新注入5％的氢氧化钾溶液，继续电解，将取出的阳极区电解液过滤后，真空浓缩、离心机分离、真空干燥后得到高纯度的三水合锡酸钾。

实施例三

在配液槽中加入纯水开启搅拌，加入一定量的氢氧化钾使得氢氧化钾质量浓度为15％，然后将氢氧化钾溶液加入到已经装载有10mm厚的锡阳极板和5mm厚的不锈钢板的的隔膜电解槽，阴阳极区域用阴离子异相交换膜隔开，调整电流密度为1.0a/dm²，在50℃的条件下电解，待阳极区锡离子质量浓度为7.5％时，将阳极区电解液取出，重新注入15％的氢氧化钾溶液，继续电解，将取出的阳极区电解液过滤后，将取出的阳极区电解液过滤后，真空浓缩、离心机分离、真空干燥后得到高纯度的三水合锡酸钾。

实施例四

在配液槽中加入纯水开启搅拌，加入一定量的氢氧化钾使得氢氧化钾质量浓度为16％，然后将氢氧化钾溶液加入到已经装载有25mm厚的锡阳极板和5mm厚的不锈钢板的的隔膜电解槽阴极区域，实例1-2所得锡酸钾母液经加入纯水与氢氧化钾调节后加入至阳极区域，阴阳极区域用阴离子异相交换膜隔开，调整电流密度为3.0a/dm2，在65℃条件下电解，待阳极区锡离子质量浓度为8％时，将阳极区电解液取出，重新注入16％的氢氧化钾溶液，继续电解，将取出的阳极区电解液过滤后，真空浓缩、离心机分离、筛分后得到高纯度三水合锡酸钾晶体。

通过对上述四个实施例中的三水合锡酸钾晶体，各项技术指标如表1所示：

表1

应当说明的是，行业通用的标准为英国bs1468—67标准，如表2所示：

表2

结合表1和表2，可知本发明制备的三水合锡酸钾产品各项指标优于行业通用的英国bs1468—67标准，属于高纯三水合锡酸钾产品。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。