[發(fā)明專利]相轉(zhuǎn)移催化法制備全硫碳酸鈉的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710078618.X
• 申請日: 2007-06-14
• 公開（公告）號: CN101077780A
• 公開（公告）日: 2007-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉作華;杜軍;陶長元;孫大貴;李澤全;張樣盛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: C01D7/00
• 分類號: C01D7/00
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張先蕓;李明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用離子液體作為相轉(zhuǎn)移催化劑合成全硫碳酸鈉的方法。

背景技術(shù)

離子液體是在室溫或室溫附近溫度下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì)，又稱為室溫離子液體、室溫熔融鹽或有機(jī)離子液體等。室溫離子液體是指在室溫附近很大的溫度范圍內(nèi)均為液體的離子化合物，它很好的解決了物質(zhì)在高溫條件下的不穩(wěn)定問題，因此室溫離子液體具有很大的研究及市場潛力。國內(nèi)外有關(guān)離子液體化學(xué)的研究目前主要集中在離子液體的制備、物理和化學(xué)性質(zhì)的表征、催化合成反應(yīng)、萃取分離及電化學(xué)方面。

離子液體種類繁多，改變陽離子、陰離子的不同組合，可以設(shè)計(jì)合成出不同的離子液體。離子液體的陽離子一般為體積比較大、低對稱性的有機(jī)離子。最常用的是帶有不同烷基取代基的咪唑離子、季銨離子、吡啶離子、磷離子、硫離子、吡咯離子、噻唑離子、三唑酮離子和吡唑離子等。離子液體在室溫下處于無色透明的液體狀態(tài)，在其作為有機(jī)反應(yīng)中的溶劑方面具有很大的優(yōu)勢，中國專利公開的CN1361716A對此有詳細(xì)的論述。除了對離子液作為溶劑方面的研究外，人們對離子液的催化特性也做了一定的研究，而目前新型功能特定(task-specific)的功能化離子液體越來越受到人們的關(guān)注。

全硫碳酸鈉是重要的重金屬廢水處理劑，也是多硫化物合成的原材料，商品名為Thio-，其制備多采用硫化鈉或氫氧化鈉水溶液與二硫化碳反應(yīng)。由于二硫化碳的沸點(diǎn)低(常壓下沸點(diǎn)為43.6℃)，且易燃、易爆。又由于二硫化碳與水溶液不互溶，反應(yīng)存在相界面，使合成效率較低。從中國專利公開的CN1837051可知，用酒精作為相轉(zhuǎn)移催化劑，并將反應(yīng)體系放入微波催化合成/萃取儀進(jìn)行反應(yīng)。反應(yīng)溫度30℃～40℃時(shí)，要達(dá)到98％的轉(zhuǎn)化率反應(yīng)時(shí)間需要20min?？梢钥闯?，全硫碳酸鈉的合成還存在反應(yīng)時(shí)間長、說明酒精作為相轉(zhuǎn)移劑的效率并不高，且后期需要運(yùn)用冷凝回流裝置進(jìn)行分離。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)用高效的相轉(zhuǎn)移催化劑制備全硫碳酸鈉的方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種相轉(zhuǎn)移催化法制備全硫碳酸鈉的方法，其特征在于，以離子液體作為相轉(zhuǎn)移催化劑，使硫化鈉和二硫化碳在常壓常溫下完成反應(yīng)；具體步驟如下：

a、將工業(yè)純的二硫化碳和硫化鈉水溶液混合均勻，二硫化碳和硫化鈉的物質(zhì)的量(摩爾)之比約為1～1.2∶1；在機(jī)械攪拌下加入離子液體，離子液體的用量為二硫化碳體積的5％～10％，優(yōu)選8％。

b、在常壓、室溫下反應(yīng)5min～10min；

c、反應(yīng)結(jié)束后，冷卻反應(yīng)體系，讓全硫碳酸鈉結(jié)晶析出，并進(jìn)行固液過濾分離；

d、分離得到晶體為全硫碳酸鈉；母液中含有離子液體和水，可回收再利用。

所述硫化鈉用水溶解即可，為10％～80％(質(zhì)量百分比)的水溶液或飽和溶液均可，如30％～60％的水溶液較宜。

所用離子液體為吡咪氯、吡咪硼氟四或吡咪硼氟六。

其中步驟b的反應(yīng)過程在微波輻射下進(jìn)行，采用的微波頻率為2450MHz、功率為600W～1000W；在微波加熱條件下，控制反應(yīng)時(shí)間為1min-3min，優(yōu)選2min。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果：

(1)選用離子液體作為相轉(zhuǎn)移催化劑，降低了硫化鈉或氫氧化鈉水溶液與二硫化碳之間的相界面，提高了反應(yīng)效率，使反應(yīng)能在常溫常壓下較快地進(jìn)行，并且在反應(yīng)過程中不需要加熱和回流裝置。

(2)采用離子液體和微波相結(jié)合的方法，利用微波加熱的非熱效應(yīng)，使反應(yīng)體系在室溫下進(jìn)行反應(yīng)，在減少離子液體用量的同時(shí)縮短反應(yīng)時(shí)間；大大提高了反應(yīng)效率，降低了全硫碳酸鈉的制備成本。

(3)利用離子液體易于分離回收的特點(diǎn)，可以重復(fù)利用，達(dá)到節(jié)約資源，降低成本的目的。

總之，本發(fā)明為全硫碳酸鈉的快速高效制備，及離子液體作為相轉(zhuǎn)移催化劑合成全硫碳酸鹽提供了一條新的途徑。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：將24gNa₂S·9H₂O固體溶解在50mL蒸餾水中，并將配制的硫化鈉溶液盛入三頸燒瓶中；加入25mL?CS₂和1.25mL吡咪硼氟四離子液體。反應(yīng)體系在室溫常壓下反應(yīng)10min后，溶液轉(zhuǎn)入分液漏斗，靜置分液。然后，低溫結(jié)晶后得到全硫碳酸鈉晶體。用分光光度法分析表明，硫化鈉的轉(zhuǎn)化率為95.8％。