2.2温度的影响
温度的升高,反应物分子的能量增加,大量的非活化分子获得能量后转变成活化分子,系统中活化分子百分数大大增加[10]。有效碰撞次数增多。因而,反应速率明显加快。则相对于同一反应时间,不同反应温度来说,温度越高,反应速率越快,其反应产物也相应较多。为进一步了解温度对硫酸锰的产量的影响,实验分别选取30℃,50℃,70℃和90℃对硫酸锰的产量结果进行了试验。结果见图2。
图2反应温度对硫酸锰制备产量的影响
由图2可以看出,硫酸锰的产量呈现先随温度的升高而增加,后其产量逐步降低的现象,其中在70℃左右的硫酸锰产量最高。显然硫酸锰的产量和温度之间并不存在单纯的正比现象。分析原因当反应温度过高时,水分挥发,分子之间的有效碰撞次数相对减少,导致反应产物硫酸锰的产量也随之减少(在实验中也观察到30℃,50℃,70℃下的反应产物为稍粘稠状液体,而90℃下的反应物为干结块状。)
2.3硫酸用量的影响
试验考察了硫酸用量对硫酸锰的产量的影响,硫酸用量分别为13mL,15mL,17mL,19mL(采用的是1:5的硫酸),结果见图3。
图3硫酸用量对硫酸锰制备产量的影响
从反应原理来讲,硫酸锰产量应该随着硫酸用量的增加而增加。因为电池中的二氧化锰能够溶解于硫酸中,并形成Mn2+,硫酸越多,二氧化锰溶解得越充分,则硫酸锰产量越高。但实验结果却并非如此,从图3可以看出,当硫酸用量为15mL时,硫酸锰产量最多,其他用量下相对较低。在实验中观察到当硫酸用量为17mL,19mL时,此时,制备的硫酸锰的颜色微微发黄,经用NaOH检验后,表明该情况下制得硫酸锰中含有一定量的硫酸铁。所以,在一定量的碳粉中制取硫酸锰,有一个最佳硫酸量。硫酸过少,反应不完全;硫酸过多,反应物之间比例不平衡,不仅降低硫酸锰产量并导致产物不纯。
2.4硫化亚铁用量制备硫酸锰的影响
随着硫化亚铁用量的增加,硫酸锰的浸出率将有所提高。但是本实验并非如此,而是对于硫化亚铁有一个最佳投料量。在该实验中,相对于5.0g的碳粉,我们分别选取0.6g,0.8g,1.0g,1.2g,1.4g,1.6g的硫化亚铁进行比较,其他条件如图4所示。经实验得出硫化亚铁的最佳投料量为0.8g(见图4)。这是因为硫化亚铁用量过少,还原剂不足,硫酸锰的浸出回收率就不高;反之,还原剂过多,则浸出液中残存大量S2-,就容易与Mn2+生成MnS沉淀。从而使滤液中的Mn2+降低,浓缩结晶得到的硫酸锰的产量降低。
3结论
图4FeS用量对硫酸锰制备产量的影响