硝酸的制備方法

[db:作者] / 2023-02-07 00:00

硝酸

[物化性質(zhì)]

硝酸，分子式為HNO3，相對(duì)分子質(zhì)量63.01，為無(wú)色透明液體。熔點(diǎn)-42℃，沸點(diǎn)83℃，密度1.5027g/cm3(250℃)。能與水以任何比例混合，具有刺激性和強(qiáng)烈的窒息性和腐蝕性。硝酸水溶液具有導(dǎo)電性，會(huì)灼傷皮膚?；瘜W(xué)性質(zhì)活潑，常溫下能分解出二氧化氮。可與許多金屬劇烈反應(yīng)，是一種無(wú)機(jī)強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化劑。市售稀硝酸含量49%，呈微黃色。發(fā)煙硝酸呈紅褐色，液體，是強(qiáng)氧化劑，能使鋁鈍化，與有機(jī)物、木屑相混能引起燃燒。

[制備方法]

(1) 氨氧化法：

以鉑為催化劑，將氨氧化為一氧化氮，再用空氣與濃硝酸全部氧化為二氧化氮，然后用濃硝酸吸收，生成發(fā)煙硝酸，再經(jīng)過(guò)解吸而得?；?qū)毖趸梢谎趸倥c空氣中的氧作用生成二氧化氮，用水吸收得到稀硝酸。

(2)中國(guó)專利CN1113878A

此法是在氨氧化法的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)。具體步驟有：采用含0%～60% N2(重量含量)的純氧或富氧空氣與后述循環(huán)回的富N2尾氣及原料氨氣混合，依次順流流入串聯(lián)的1～5個(gè)氨氧化焙燒爐中進(jìn)行氨氧化反應(yīng)，每個(gè)爐的出口氣體溫度為600～1000℃。此高溫可用于產(chǎn)生蒸汽及發(fā)電。氧化后的氣體與氧氣或富氧空氣混合氧化后，進(jìn)入硝酸吸收塔，使氣體中的大部分氮氧化物(50%～100%)轉(zhuǎn)化為稀硝酸，吸收后的最終尾氣經(jīng)升溫加壓或被噴射吸引后返回氨氧化爐前與反應(yīng)氣體混合或返回氮氧化物吸收塔前與氮氧化物氣體混合后循環(huán)使用。在生產(chǎn)過(guò)程中，氣體氮的含量維持一定數(shù)值，以便使足夠的富氮尾氣返回氧化爐前與反應(yīng)氣體混合，消除由于使用富氧空氣或純氧而造成的爆炸危險(xiǎn)。而當(dāng)生產(chǎn)過(guò)程中氣體氮的含量超過(guò)，上述一定數(shù)值即尾氣量過(guò)大時(shí)，應(yīng)排放部分吸收塔后尾氣，以使氣體的氮含量維持上述一定數(shù)值。

硝酸屬于強(qiáng)氧化性酸，對(duì)大多數(shù)金屬也有腐蝕作用。高濃度硝酸對(duì)金屬有鈍化作用。一般緩蝕劑容易被硝酸分解失效?，F(xiàn)在最佳的硝酸專用緩蝕劑是Lam-5和Lam-826，緩蝕效果比其他緩蝕劑要好。硝酸主要用于清洗碳鋼、不銹鋼、銅、黃銅、碳鋼-不銹鋼組成的設(shè)備。硝酸可除去水垢、鐵銹，對(duì)a-Fe2O3和磁性Fe2O3有良好的溶解力，去除氧化皮速度快，操作簡(jiǎn)單、水垢清除完全。一般硝酸清洗工藝見表8-3。

表8-3 硝酸清洗工藝

羅升等用硝酸清洗陶瓷過(guò)濾機(jī)的濾盤，并闡述和探討了化學(xué)清洗機(jī)理，說(shuō)明了硝酸、草酸在陶瓷過(guò)濾清洗過(guò)程中的作用，并解決了生產(chǎn)中碰到的清洗問(wèn)題。濾盤的清洗是過(guò)濾循環(huán)中的關(guān)鍵步驟，每一塊陶瓷板的過(guò)濾效率的高低取決于被過(guò)濾的物料是否最大限度地從陶瓷板的微孔中被清除干凈。為了保持濾片的通透性，過(guò)濾機(jī)一般配有超聲波和酸洗的聯(lián)合清洗。采用約含1%的稀硝酸與反沖洗水同時(shí)清洗濾片，凡口鉛鋅礦采用此法聯(lián)合清洗后，通過(guò)對(duì)出廠精礦水分分析可知，聯(lián)合清洗效果非常有效，尤其對(duì)鋅精礦。

占光全以3%～5%濃度的硝酸清洗液清洗蒸漂鍋及料框等設(shè)備表面形成的蒸漂復(fù)合水垢，并對(duì)此濃度清洗液的腐蝕性進(jìn)行測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果顯示：除垢率達(dá)99%以上，效果明顯，清洗液對(duì)蒸漂相關(guān)設(shè)備不產(chǎn)生腐蝕。

硝酸不穩(wěn)定，遇光和熱分解，放出二氧化氮。硝酸易溶于水，并放出熱。濃硝酸是強(qiáng)氧化劑，且不論濃度大小，都具有氧化性，能使鐵、鋁、鉻等易鈍化的金屬鈍化。硝酸有強(qiáng)烈的腐蝕性，會(huì)引起人體皮膚灼傷，損害黏膜和呼吸道。會(huì)使含蛋白質(zhì)的物質(zhì)變成黃色的黃蛋白酸。

硝酸是三大重要的強(qiáng)酸之一，具有酸的共同性質(zhì)。

用硝酸作為清洗介質(zhì)的特點(diǎn)和應(yīng)注意的事項(xiàng)如下：

(1) 由于它屬于氧化性的強(qiáng)酸，除硅酸鹽垢外，對(duì)其他各種銹、垢的反應(yīng)速度大，因此溶垢快。

(2)硝酸在分解時(shí)產(chǎn)生新生態(tài)的原子氧，具有很強(qiáng)的氧化性，是常用的強(qiáng)氧化性酸，對(duì)許多金屬基體的腐蝕嚴(yán)重。但是，在一定的濃度范圍內(nèi)，其氧化性又可使某些可致鈍的金屬鈍化，不存在像鹽酸那樣會(huì)造成金屬發(fā)生孔蝕和應(yīng)力腐蝕的危險(xiǎn)。必須根據(jù)其對(duì)不同金屬的腐蝕行為，合理地選用。

(3) 硝酸的氧化性有利于把污垢中的許多有機(jī)物氧化、分解，使許多難溶的金屬氧化物和鹽溶解，而且溶解速度快。

(4)硝酸是揮發(fā)性酸，而且在光和熱的作用下容易分解出二氧化氮、一氧化氮等氣體，其毒性對(duì)人體和環(huán)境的污染較嚴(yán)重。

例如：

4HNO3→4NO2+2H2O+O2

因此，在實(shí)驗(yàn)室，硝酸應(yīng)保存于深色容器中，在清洗作業(yè)中，硝酸應(yīng)密閉貯存于陰涼避光處。

(5) 硝酸具有的強(qiáng)酸性、強(qiáng)氧化性、不穩(wěn)定性、易揮發(fā)性等，增加了其清洗操作的危險(xiǎn)性，應(yīng)特別加以注意。

硝酸一般應(yīng)用于不適合使用鹽酸清洗的可鈍化金屬材料，例如，鋁、不銹鋼等材料的清洗。在工業(yè)清洗中，一般采用5%(質(zhì)量)左右的硝酸溶液，適用于碳鋼、不銹鋼、銅與銅合金以及它們的組合件的清洗。

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