三氯化钌的制备方法

背景及概述^[1][2]

三氯化钌又名氯化钌。RuCl3＝207.43，红棕色或黑色叶片状晶体，易潮解。相对密度3.11，高于500℃时分解为单质。不溶于冷水和二硫化碳，遇热水分解，难溶于乙醇，溶于盐酸。与碘化钾溶液作用生成碘化物沉淀，向溶液中通入硫化氢时沉淀为三硫化二钌，能与氨、氰化钾和亚硝酸钾等配合剂形成相应的氨、氰、和亚硝基的配合物，与钠汞齐或三氯化钛作用被还原成蓝色的二价钌离子。在高温下，金属钌与氯直接化合，或将盐酸加到氢氧化钌中，经蒸发、浓缩、结晶均可制得。用于亚硫酸盐的测定、氯钌酸盐的制造，用作电极涂层材料等。

制备^[2][4]

方法一、一种三氯化钌的生产工艺，包括如下步骤：

步骤（1），按照传统方法生产RuO4气体；然后采用稀盐酸吸收RuO4气体，至溶液中Ru的浓度为59g/L，同时，调节pH至1.9，得到含钌溶液；

所述的稀盐酸是质量分数为37%的盐酸与水按照体积比1.9:1混合而成；

步骤（2），向步骤（1）得到的含钌溶液中加入分散溶剂，分散溶剂加入的体积为含钌溶液体积的9.8%，得到分散后的含钌溶液；

所述的分散溶剂为双氧水、乙醇和丙酮的混合物，分散溶剂中双氧水、乙醇和丙酮的体积比为1:7.9:0.95；

步骤（3），喷雾干燥：

将步骤（2）得到的分散后的含钌溶液采用喷雾干燥机进行喷雾干燥，得到三氯化钌粉末；喷雾干燥的温度为180-200℃，进料量为800-1000mL/h；所述的喷雾干燥机的喷嘴的材质为聚四氟乙烯。所述的喷雾干燥机的喷嘴口径为0.5mm。

方法二、取10克钌粉投入反应器2中，吸收瓶4-9中加入5N的盐酸，吸收瓶10-11中加入10％重量氢氧化钠溶液。先检查整个系统是否正常：反应器2、空瓶3、吸收瓶4-11、缓冲瓶12、真空泵13。然后开动真空泵13，关闭放空阀14，检查各吸收瓶是否鼓泡，调节真空度达到100mmHg。

加入500毫升次氯酸钠溶液于反应器2中，用电炉1开始加热，保持反应器的温度为50℃，反应器中溶液呈棕黑色，反应30分钟后，缓慢加入9N的H2SO4溶液于反应器2中(从底部加入)，溶液颜色变浅，并伴有大量金黄色RuO4气体逸出，此时停止加H2SO4，待RuO4蒸出后再加次氯酸钠溶液，溶液颜色变深，至颜色不再转深时，停止加入次氯酸钠溶液，然后加热维持反应器内温度50℃，反应10分钟，再加入9N的H2SO4溶液，如此反复至溶液呈无色透明。将反应器温度升至70℃并维持2小时，以赶出溶解的RuO4气体，溶液呈无色透明。RuO4气体经吸收瓶中的盐酸吸收后生成棕红色的三氯化钌，吸收瓶10-11中的氢氧化钠吸收反应体系中的废气、废酸，反应完成后，缓慢开启放空阀14，停真空泵13，吸出反应残液。经检测，收率可达95.8％。

回收^[3]

三氯化钌(RuCl3)在金属阳极钌涂层的制备、加氢催化剂的制备及计算机硬盘记忆材料的生产等方面应用广泛，因此，在上述生产过程中产生了大量的含钌二次资源废料。

一种回收镀钌废液中三氯化钌的方法，该方法包括：

S1-1：准确移取30ml废镀钌液于三口烧瓶中，依次缓慢加入8ml硫酸和m1＝0.8gKMnO4，在T1＝75℃下水浴加热t＝1h，氧化蒸馏生成的RuO4和蒸余液；

S1-2：将RuO4气体用n＝6mol/L的HCl溶液吸收，生成RuCl3的盐酸溶液；

S1-3：在55℃减压蒸馏8h，即得β－RuCl3·xH2O晶体；

S2-1：将所得蒸余液过滤，弃去滤渣，得到滤液；

S2-2：在滤液中加入NaOH溶液调节pH至碱性，加入5ml预氧化剂10％NaClO及1gNaCl，在80℃下水浴保温30min，得到预氧化的蒸余液；

S2-3：以磺化煤油为稀释剂，正辛醇为破乳剂，配制浓度为X％＝30％的N503，将制备的N503与等体积浓度为3mol/L的HCl溶液混合振荡3次，至水相酸度不变，取出有机相，该有机相为制备的胺类萃取剂；将与经预氧化的蒸余液体积比为Y＝1的胺类萃取剂与经预氧化的蒸余液混合，加入分液漏斗中，振荡15min，静置分层，去除水相，保留有机相，即萃取相；

S2-4：在S2-3中制得的萃取相中加入浓度为2mol/L的NaOH溶液，萃取相与NaOH溶液的体积比为1，振荡15～30min，静置分层，取出水相，即反萃取相；

S3：将步骤S2-4中取得的反萃取相加入至步骤S1-1进行氧化蒸馏。

经检测及计算，本方法中所得到的β－RuCl3·xH2O晶体含量为38.8％(理论值为35％～38％)，蒸馏收率为85.3％，萃取率为80.4％，总回收率为91.5％。

主要参考资料

[1]化学物质辞典

[2]CN201610759891.8一种三氯化钌的生产工艺

[3][中国发明]CN201910743605.2一种回收镀钌废液中三氯化钌的方法

[4][中国发明]CN200710303681.9一种三氯化钌的制备方法