二氧化硫脲还原沉析银的电势法研究.doc

二氧化硫脲还原沉析银的电势法研究 曾秀琼 夏式均* (杭州大学化学系, 杭州 310028) 摘要 本文采用电势法研究二氧化硫脲还原银氨溶液以沉析银的反应体系。 获知体系 温度、pH 值、氨含量对反应速度和银沉析率均有较大的影响。在N H 3 和A g+ 摩尔比为 18∶1 时, 体系的最佳反应条件是: pH = 12. 00, 温度为 50℃。在此条件下, 将二氧化硫脲溶液不断地 加入到[A g (N H 3 ) 2 ]+ 溶液中, 当反应体系的电势降到- 700 mV (v s. SC E ) 时, 停止加入还原 剂, 并迅速中止反应, 此时银的还原沉析率达 99. 9% , 二氧化硫脲的耗量符合化学计量值。 关键词 二氧化硫脲 银氨配离子 在银的提取和回收工艺中, 常采用N 2H 4 和N a2 S2O 4 作为还原剂的均相还原沉析方法。但 由于在实际生产中存在N 2H 4 的耗量大大超过化学计量, N a2 S2O 4 不稳定、容易分解损失等不 利因素1- 2 , 上述两种还原剂的应用效果受到限制。 二氧化硫脲 ( th io u rea d io x ide, 以下简称 TD )。 自本世纪初由硫脲氧化制备成, 并于六十年代后期在日本投入工业化生产后, 由于它的 稳定性高、还原能力强等特点, 已在俄、日、美等国广泛应用于纺织、印染、造纸等许多工业领 域, 作为有效的还原剂3 25 。 本文采用电势法研究 TD 替代N 2H 4、N a2 S2O 4 还原银氨溶液以沉析银的体系, 获知 TD 沉 析银具有反应速度快、还原剂用量少、银的沉析率高等优点, TD 是一很有应用推广价值的还 原剂。 实验部分 1 1. 1 仪器及试剂 ZD - 3 型自动电位滴定仪 ( 上海第三分析仪器厂) , XW T - S 小型台 式记录仪 (上海自动化仪表三厂) , pH - 4 型酸度计 ( 杭州亚美电子仪器厂) , 721 型分光光度计 (上海第三分析仪器厂)。 本研究所用的药品除 TD (由上海桃浦化工厂提供) 外, 其余均为分析纯, 用去离子水配成 所需的溶液。 1. 2 实验方法 将 50m l 0. 020m o l?L 银氨溶液用N aO H 调至所需pH 值后, 置于恒温水 浴的反应器内保持恒定温度, 并在恒速搅拌下将 0. 010m o l?L 的 TD 溶液均速滴入反应体系 中进行反应, TD 滴加速度控制为 3m l?m in。以铂电极为指示电极, 饱和甘汞电极为参比电极, 通过 ZD - 3 型自动电位滴定仪, 以 XW T - S 台式自动记录仪记录反应体系在反应过程中的 电势 (相对于饱和甘汞电极的电热, 即 v s. SC E ) - 时间曲线 (E - t 图)。 * 浙江省自然科学基金资助课题 本文于 1995 年 3 月 2 日收到, 1995 年 8 月 28 日收到修改稿。  在测定电势与还原率关系时, 随反应进行定电热取样, 用 pH = 4. 50 的 HA c- N aA c 缓冲 溶液迅速中止反应, 然后用罗丹宁乙醇溶液显色, 用 721 型分光光度计在 470nm 处测定残留 在体系中的银量, 以计算银的还原沉析率6 。 2 结果与讨论 2. 1 原理 SO 2 C - N H 2 , 溶液中存在两种互变异构体3 。 二氧化硫脲 (TD ) 结构式为: (H 2N ) - 其中B 式很不稳定, 分解生成的次硫酸, 具有很强还原性。 O H 2N O HN C - S O H + H 2O →N H 2 - C - N H 2 + H 2 SO 2 TD 作还原剂的半反应为: (N H 2 ) 2CO + SO 2- + 2H 2O + 2e→(H 2N ) 2C SO 2 + 4O H - 3 TD 的标准电极电势未见报道, 但在碱性介质中的实测电势为- 1035- 1047mV 7 。 已知[A g (N H 3 ) 2 ]+ e→A g+ 2N H 2 E 0 = 0. 337 伏 因此 2 A g (N H 3 ) 2 ]+ + (H 2N ) 2C SO 2 + 4O H - →2A g+ 4N H 3 + (N H 2 ) 2CO + SO 2- + 2H 2O 3 反应的电池电动势很大, 反应的热力学趋势很大, 故本研究的实验反应情况由动力学所决定。 2. 2 最佳反应条件的选择 2. 2. 1 氨含量对反应的影响 在 50℃时, 测定了 0. 010m o l?L TD 还原N H 3 与A g+ 摩尔比为 10∶1, 14∶1, 16∶1