硫酸法钛白粉的生产--钛液的水解（二）

    三、温度、浓度和酸度对盐类水解的影响
    盐类水解的关系式如下：

    1．温度
    盐类水解是酸碱中和反应的逆反应。如果中和反应是放热反应，那么水解反应就必然是吸热反应。因此升高温度有利于反应向正反应方向进行，能促进盐类的水解。例如洗涤油污物时，热的纯碱水去污效果较好，就是因为加热促进纯碱的水解，使OH^-浓度增大，增强了去污能力。
    2.浓度
    增加水分（即降低溶液所含盐的浓度）有利于盐的电离，有利于反应向正反应方向进行，也能促进盐类的水解。例如，测定钛液的稳定性时，多加水到一定程度即发生水解反应而生成白色的正钛酸。
    3.酸度
    对于强碱弱酸盐来说，其溶液呈碱性，如增加酸度（或降低碱度），则会中和溶液的碱性，而使反应向正反应方向进行，也有利于水解；如增加碱度（或降低酸度），则会增加生成物（碱）的浓度，而使反应向逆反应方向进行，会抑制水解。对于强酸弱碱盐的水解来说，其溶液呈酸性，如增加碱度（或降低酸度），则会中和溶液的酸性，而使反应向正反应方向进行，有利于水解；如增加酸度（或降低碱度），则会增加生成物（酸）的浓度，而使反应向逆反应方向进行，会抑制水解。例如，铁（Fe³⁺、Fe²⁺）、铝（A1³⁺）、铅（Pb²⁺）、锰（Mn²⁺）、铜（Cu²⁺）、镍（Ni²⁺）、钒(Vo²⁺）等金属与硫酸组成的盐，属于强酸弱碱盐，这种盐在高酸度下是不会发生水解的。钛液中是存在这些盐类的，但是由于钛液的酸度很高，在水解时钛液中所含的这些杂质金属离子受到酸度高的抑制而不会水解。只有当酸度降低到一定数值时，才开始水解而生成相应的氢氧化物沉淀。在偏钛酸水洗时，由于随着水洗的进行，酸度不断降低，当降低到某一定酸度时，某些杂质金属离子即水解而产生沉淀并存在于偏钛酸中，污染了偏钛酸。例如，当酸度降低到pH值≥1. 5时，Fe^3＋即发生水解生成氢氧化铁沉淀，其反应式如下：

    当酸度继续降低，而降到pH值≥6. 5时，Fe^2＋也发生水解而生成氢氧化亚铁沉淀，其反应式如下：

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    四、钛液水解的共性和特性
    钛液的水解，既具有一般盐类水解的共性，如它属于强酸弱碱盐，当pH值为0.5时，便开始水解，水解的溶液是酸性溶液；又具有胶体的性质，具有自己水解的特性。
    1.常温下将钛液稀释到一定程度时，即发生水解而生成白色絮状的正钛酸沉淀。其反应式如下：

    2.在不稀释的情况下，使其维持沸腾状态，即使酸度很大，甚至水解又产生新酸，仍能发生水解而生成白色的偏钛酸沉淀。其反应式如下：

    生成的水合二氧化钛即偏钛酸的分子式可以写成Ti0₂·H₂0或H₂Ti0₃或Ti0（OH）₂或Ti0₂·xH₂O·yS0₃。
    由于生成的偏钛酸具有胶体性，胶粒很小表面积很大，会吸附很多杂质和硫酸，因此必须将偏钛酸进行水洗。
    五、钛液热水解的过程
    钛液热水解经过下列三个过程。
    1.从完全澄清的钛液析出微小的结晶中心—晶核
    一般是采用稀释法的自生晶种来制取晶核或采用先做好晶核再加人钛液作为结晶中心。使用不稳定的钛液，水解前本身已含有某些胶体杂质，这些胶体杂质也是晶核，也可以成为结晶中心，这些晶核不符合要求，往往会发生不良影响，因此在水解前必须把这些晶核（即胶体杂质）除去。
    2.晶核的成长与沉淀的形成
    当晶核形成后，若水解作用继续进行，则在晶核表面便发生钛的固析，促使晶核逐渐长大，当达到相当大小时，便成为沉淀而沉析出来。
    3.偏钛酸粒子凝聚沉淀与溶液组成改变
    随着水解继续进行，沉淀物进一步长大到一定大小后，即开始自溶液中析出固相粒子，成为悬浊液，此时溶液的成分不断变化，Ti0₂的含量不断下降，而游离酸浓度则不断上升。进而使沉淀的偏铁酸粒子局部溶解而又重新析出新组成的沉淀。这个过程不断继续，直至水解形成动态平衡，溶液中只剩下极少数的钛及较浓的硫酸，此时沉淀物的组成才最后固定下来。
    六、钛液热水解过程中三价钛的变化
    在钛液热水解过程中，三价钛不会发生水解反应、不会产生沉淀而继续留在母液中，原因是三价钛离子的水解pH值接近于3,而钛液大大地超过这个酸度，即使pH值达到3，其水解也不是生成偏钛酸，而是生成Ti(OH)₃，这个Ti(OH)₃不具有胶体特性。不过由于在热水解过程的搅拌和沸腾的影响下，三价钛会有一部分被空气氧化为四价钛而仍能水解。其反应式如下：