偏钒酸铵的用途与制备

背景及概述^[1]

偏钒酸铵为无色或淡黄色斜方晶体，相对密度 2.326。135℃开始分解，生成五氧化二钒，210℃以上形成低价钒氧化物三氧化二钒。剧烈加热时，有一部分氨残留在晶体中。室温下不溶于乙醇、乙醚，但加热时可溶，溶于水，在水中的溶解度20℃时4.8、50℃时17.8。本品有毒。

用途^[2]

偏钒酸铵可用作催化剂，用于苯酐、接触法制硫酸;媒染剂、试剂、催干剂;颜料原料及制备其他偏钒酸盐的原料。 其应用举例如下：用偏钒酸铵制备高纯五氧化二钒，属于湿法冶金范畴。首先将粗偏钒酸铵在水中加热溶解，溶解后用碱调节pH值至8-10，再加除杂剂除杂，过滤后得偏钒酸钠溶液，在偏钒酸钠溶液中加入氨水或铵盐沉淀得偏钒酸铵沉淀，偏钒酸铵沉淀经脱水后用稀铵盐溶液水洗，水洗后再经脱水、焙烧得高纯五氧化二钒。

采用本发明方法：1、生产出的五氧化二钒纯度高、杂质少，完全符合一些高端产品的生产要求；2、工艺流程短、设备简单、成本低、效益高，适合规模化的工业生产。

制备^[1]

①用浓盐酸处理钒矿石，过滤，将滤液浓缩蒸发，将过剩盐酸蒸出后，再加入过量碳酸钠，进行中和，最后加入氯化铵进行复分解反应，可得粗制偏钒酸铵。

② 以五氧化二钒为原料，将其徐徐加入到沸腾的碳酸钠水溶液中，当二氧化碳不再逸出，加入高锰酸钾，使溶液蓝色消失，过滤，洗涤，合并滤液及洗涤液，加热至65℃，加入氯化铵，搅拌，反应完成后，析出偏钒酸铵[1]，充分洗涤，最后干燥，可制得[1]。

③干法： 以五氧化二钒为原料，加入碳酸钠，在1000～1300℃下焙烧，用温水浸出，过滤后，向滤液中加入硫酸，调节pH值，使铁、硅、铝等杂质沉淀，过滤，在滤液中加入氯化铵，可得粗制偏钒酸铵。将粗制偏钒酸铵溶于热氨水中，直至饱和，再加入氯化铵，则偏钒酸铵析出，过滤，用冷稀氨水洗涤，干燥，重复数次，可得精制偏钒酸铵。

其他研究^[3-4]

傅小明等人以偏钒酸铵（NH₄VO₃）在空气中热分解的热重-差热（TG-DSC）分析为依据，利用X射线衍射仪（XRD）和扫描电镜（SEM）分析了偏钒酸铵在空气中热分解最终产物的物相和偏钒酸铵在空气中升温到DSC曲线不同拐点温度分解产物的形貌。研究发现，偏钒酸铵在空气中热分解有两个阶段，阶段出现了中间相（NH₄）₂O·2V₂O₅，第二阶段出现了热分解产物由无定形状态转变成晶体的过程。偏钒酸铵在空气中不同阶段下热分解产物的形貌基本上是不规则的片状,但是最终产物V₂O₅的厚度较均匀。

马颖等人在硅酸盐体系电解液中加入偏钒酸铵，研究镁合金表面所成微弧氧化膜的颜色及其变化，探讨偏钒酸铵质量浓度变化对膜层外观质量、膜厚、微观形貌、物相组成及耐蚀性的影响。结果表明：NH₄VO₃的加入使得微弧氧化膜呈现出一定的彩色，膜层中MgV₂O₅、Mg₃V₂O₈和AlVO₃等物相的生成是导致膜层呈现彩色的根本原因；NH₄VO₃质量浓度的增加，使得膜层的厚度不断增大，耐蚀性出现波浪变化的形式，但总体上呈不断增大的趋势，膜层的耐蚀性比镁合金基体高出8倍。

主要参考资料

[1]实用精细化工辞典

[2]CN201110089741.8一种用偏钒酸铵制备高纯五氧化二钒的方法

[3]傅小明,孙虎,杨在志.偏钒酸铵在空气中热分解产物形貌的演变[J].钢铁钒钛,2017,38(04):44-47.

[4]马颖,剡晓旭,王晟,潘振峰,董海荣.偏钒酸铵对镁合金微弧氧化着色膜的影响[J].兰州理工大学学报,2016,42(06):1-4.