包括纯铑化合物制取和还原制取金属两个步骤。
1.纯化合物制备
主要有亚硝酸钠络合、氨络合、萃取和离子交换法。
(1)亚硝酸钠络合法 含铑40-50g/L的氯铑酸溶液用稀氢氧化钠液调pH≈1.5,加入NaNO2煮沸,生成淡黄绿色至无色的六亚硝基铑酸钠,反应为:
2H3RhCl6+18NaNO2=====2Na3Rh(NO2)6+12NaCl+3NO+3NO2+3H2O
反应完毕再用碱液调pH9~10并煮沸,使贱金属和铱中和水解为氢氧化物沉淀。过滤后含铑溶液加入氯化氨生成白色的铑络合物沉淀,反应为:
Na3Rh(NO2)6+2NH4Cl=====(NH4)2NaRh(NO2)6↓+2NaCl
反应完毕立即过滤,沉淀再用氨络合提纯。
(2)氨络合法 亚硝酸钠络合法生成的(NH4)2NaRh(NO2)6沉淀可用NaOH溶液溶解重新转化为六亚硝基铑酸钠溶液,贱金属及铱仍保持为氢氧化物沉淀状态与铑分离,溶解反应为:
(NH4)2NaRh(NO2)6+2NaOH=====Na3Rh(NO2)6+2NH4OH
过滤出含铑溶液,加热后加入氨水和氯化铵,沉淀出三亚硝基三氨络铑沉淀,反应为:
Na3Rh(NO2)6+3NH4OH=====Rh(NH3)3(NO2)3↓+3NaNO2+3H2O
过滤后,沉淀物用5%浓度氯化铵洗涤,用4mol/L浓度盐酸煮沸4~6h溶解贱金属杂质,同时使铑的亚硝基络合物转化为较纯的鲜黄色三氯三氨络铑沉淀,反应为:
2Rh(NH3)3(NO2)3+6HCl=====2Rh(NH3)3Cl3↓+3NO2+3NO+3H2O
过滤后即可锻烧为金属铑。
(3)萃取法 氯铑酸溶液用稀碱液中和生成Rh(OH)3黄色沉淀,过滤后沉淀用盐酸溶解并调pH≈1,使Rh(Ⅲ)转化为水合阳离子,溶液中实际上是多价态阳离子平衡,通式表示为:[RhCln(H2O)6-n]3-n,(n=0-2),以[Rh(H2O)6]3+为主。然后用酸性萃取剂,如P204、二壬基萘磺酸、单烷基磷酸(P538)等萃取铑的阳离子,其他贵金属配阴离子留在水相,从有机相中用稀盐酸反萃获得氯铑酸溶液。[next]
(4)离子交换法 酸性氯铑酸溶液流过阳离子交换树脂柱,树脂吸附溶液中的贱金属阳离子杂质,流出液即为纯氯铑酸溶液。
2.金属制备及产品标准
常用煅烧还原法和甲酸还原法从铑化合物中制备金属铑。
(1)煅烧法 纯氯铑酸溶液加入氯化铵沉淀出纯氯铑酸铵,装入瓷坩埚在马弗炉中低温烘干后,升温至500~600℃煅烧至氯化铵白烟排尽获得海绵铑,反应为:
高温煅烧时部分铑发生氧化生成氧化铑,因此冷却后需转入氢还原炉在800℃下用氢气还原,惰性气氛下冷却至室温获得金属铑粉。
(2)甲酸还原法 纯氯铑酸溶液用碱液中和至pH7~8,煮沸,缓慢加入甲酸并调整和维持pH7-8至铑还原完全,获得黑色细微粉状金属铑,反应为:
2H3RhCl6+3HCOOH=====2Rh↓+12HCl+3CO2↑
微细铑粉会吸附大量气体,同样需再氢还原炉中于800℃温度下氢还原制取金属铑粉。
中国金属铑产品标准(GB1421-78)如表。
中国金属铑产品标准(GB1421-78)/% | ||||||||||||||
种类 | Rh | Pt | Pd | Ir | Au | Ag | Cu | Fe | Ni | Sn | Pb | Al | Si | 杂质总和 |
HPh-1 | 99.99 | 0.003 | 0.001 | 0.003 | 0.001 | 0.001 | 0 | 0 | 0 | 0.001 | 0.001 | 0.003 | 0.003 | 0.01 |
HPh-2 | 99.95 | 0.02 | 0.01 | 0.02 | 0.005 | 0.005 | 0.01 | 0.01 | 0 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.05 | 0.05 |
HPh-3 | 99.9 | 0.03 | 0.03 | 0.03 | 0.02 | 0.02 | 0.01 | 0.01 | 0 | 0.01 | 0.1 | 0.1 |
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