硫酸氢钾的应用

概述^[1]

硫酸氢钾为无色晶体，易溶于水，水溶液为强酸性。加热硫酸氢钾至高温时，它失水生成焦硫酸钾，继续加热，焦硫酸钾又可分解为硫酸钾和三氧化硫。硫酸氢钾可用做熔剂、食品保存剂、化学试剂等。其也是一种价廉有效的有机合成反应催化剂，特别是对于催化缩合、脱水反应相当有效。硫酸氢钾作催化剂的合成反应具有反应条件温和、收率较高、后处理工艺简单和环境友好等优点，因而受到人们的广泛关注。

应用^[2]

硫酸氢钾作为一种价廉易得的酸性催化剂，用于以下化学反应中。

1）缩合反应：硫酸氢钾是广泛用作缩合反应的催化剂，可以替代Lewis酸和酸性质子酸进行催化反应，而且具有使用条件温和，产率较高，处理工艺简单等特点。Nagarajan等报道了以硫酸氢钾为催化剂，一分子醛与两分子的吲哚反应合成双吲哚化合物，其中采用脂肪醛的产率43%～87%，而用芳香醛的达到产率87%～96%，化学反应如下：

2）去保护反应：硫酸氢钾还可应用于催化去保护反应，如在室温条件下，Arumugam等用硫酸氢钾催化叔丁基二甲基硅醚的脱保护反应，以极好的产率得到相应的醇，化学反应如下：

3）脱水反应：硫酸氢钾在脱水反应中的应用也很多，特别是酯化反应。硫酸氢钾用作酯化反应催化剂在国内研究较多，也取得了一些较好的研究结果。在脱水反应中，KHSO4具有催化活性高，易分离回收，重复使用性良好、废液排放少等优势。以自制的硫酸氢钾为催化剂，合成了氯乙酸异丙酯，最高产率达到87.4%。研究3，7-二甲基6，7-辛烯-1-醇的关环反应，采用KHSO4和Pd-BINAP联合催化剂，化学反应如下：

研究硫酸氢钾催化环己醇脱水制备环己烯的反应，考察了催化剂用量、反应温度、反应时间对脱水反应的影响，在催化剂用量为环己醇质量的15%，油浴温度180～190℃，反应2.5h，环己烯产率达75.6%。

制备^[3]

一种工业废硫酸生产硫酸氢钾肥的方法，采用卤素行业产生的较低浓度工业废硫酸或者其他基础化学行业产生的不含有机物和有害杂质的工业废硫酸为原料，和氯化钾低温反应制得硫酸氢钾料浆，再加入定量的氧化镁原料中和过量的硫酸生成少量硫酸镁，混合料浆经冷却、结晶，离心分离得到一种含K、含Mg、含S的硫酸氢钾肥。进一步的，上述工业废酸生产硫酸氢钾肥的方法包含如下步骤：

（1）制备硫酸氢钾料浆。将浓度≥70%的的工业废硫酸和氯化钾在搅拌反应槽内反应，控制温度120℃，KCl和H2SO4的摩尔比1：1.1。反应生成的氯化氢采用多级水吸收方式生产盐酸副产品。

（2）稀释。将步骤（1）制备的硫酸氢钾料浆加入部分热水稀释（连续生成时加入离心分离返回的滤液），控制硫酸氢钾重量浓度55%，制得稀释硫酸氢钾料浆。

（3）中和。将步骤（2）制备的稀释硫酸氢钾料浆，按过量硫酸对应的比例加入少量氧化镁搅拌反应，控制温度70℃，中和去除硫酸氢钾料浆中的过量硫酸，得到含有硫酸镁盐的硫酸氢钾料浆。

（4）冷却结晶。将步骤（3）所得的硫酸氢钾料浆冷却至33℃，析出硫酸氢钾结晶和一水硫酸镁或七水硫酸镁结晶。

（5）分离。将步骤（4）所得的含有硫酸氢钾结晶和一水硫酸镁或七水硫酸镁结晶的晶浆，通过离心机过滤分离，得到最终含有少量一水硫酸镁或七水硫酸镁的晶体态硫酸氢钾肥。过滤所得滤液中溶解有硫酸氢钾和硫酸镁，返回补充做步骤（2）做稀释液用。上述步骤的主要反应为：

主要参考资料

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2] 催化剂硫酸氢钾的合成进展

[3] CN201910115552.X一种工业废硫酸生产硫酸氢钾肥的方法