胡仕鵬

摘要：硫酸亞錫電解體系在錫電解精煉中應用最廣泛。介紹了硫酸亞錫的制備及其應用的研究進展，研究硫酸亞錫對促進工業(yè)安全和可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

關鍵詞：硫酸亞錫;制備;應用

引言

硫酸亞錫主要應用于各種金屬和合金的表面處理、印制電路板和其它化工行業(yè)。與其它錫電解體系相比，硫酸鹽體系具有析氫少、電能消耗小、電流效率高、成本低等優(yōu)點，因此被認為是目前應用最廣泛的一種生產工藝。本研究主要對硫酸亞錫的制備和應用進行綜述整理。

1 硫酸亞錫的制備方法

1.1化學法

1.1.1氧化亞錫一硫酸合成法

硫酸鐵合成法的主要反應是：

Sn+2Cl2=SnCl4

SnCl4+ Sn=2SnCl2

SnCl2+Na2CO3-SnO↓+2 NaCl+CO2↑

H2SO4=SnSO4+H2O=SnSO4

首先把SnCl2轉化成SnO，再用Cl-再合成SnSO4，結果較直接沉淀法得到了較好的純度，因此在工業(yè)上得到了廣泛的應用。但缺點是：設備投資較大;產品純度僅為90.4%，錫的利用率為70%等[1]。鑒于以上不足，對該方法進行了改進，將用于反應中的沉淀劑Na2CO3改為NH4HCO3：

SnCl2+2NH4HCO3=SnO↓+2NH4Cl+2CO2↑+H2O

通過這種方法，得到的SnO沉淀顆粒粗大、疏松，便于過濾、清洗，大大減少了去離子水的用量和SnO因過濾清洗造成的損失，而且NH4HCO3的實際價格遠低于Na2HCO3，經濟效益顯著提高，產品純度達到98%。

1.1.2低超電位材料直接法

該方法為利用原電池原理，加速金屬錫在硫酸溶液中溶解。使用貴金屬材料，如鉑、鍺、金，作為正極，錫金作負極組成原電池。該電極反應如下：

負極（Sn）：Sn-2e=Sn2+

正極（R）：2H++2e=H2↑

總反應：Sn+H2SO4=SnSO4+H2

錫在硫酸中溶解，這是因為氫對貴金屬的電壓很低。

硫酸的起始濃度在2.0～2.4mol/L左右，轉化率可達90%以上，不消耗其它原料，產品純度高，晶形好。用該方法制備的硫酸亞錫質量最好，并有良好的化學性能[2]。

1.2電化學法

1.2.1微孔性隔膜電解法

電解法制備時所用的微孔性隔膜材料主要有素燒法和聚乙烯微孔膜兩種，即阻止離子的對流和擴散。微孔性隔膜電解法的電流效率是直接電解法的兩倍，即使膜電阻使槽壓升高，能耗也大大降低，產品純度可達99%以上。微孔膜片成型及安裝方便，能耗低，目前已廣泛應用于工業(yè)生產。

1.2.2陰離子隔膜電解法

徐志峰（2018）等研究發(fā)現，離子膜具有選擇性離子透過功能，是由大分子電解質不溶于任何溶劑而成的導電膜。聚乙烯異相陰離子交換膜，在溶液中溶脹后形成許多細小的、彎曲的、橫過膜兩面的離子通道，通道四周分布著帶正電的固定離子離子通道[3]。膜片既防止了兩極性陽離子的對流與擴散，又阻止了其電遷移。該工藝的電流效率和產品純度均超過99%，是目前最具優(yōu)勢的電化學方法。

2 硫酸亞錫的應用

2.1硫酸亞錫用于環(huán)保添加劑

錫是一種在常溫下穩(wěn)定的金屬，與空氣接觸后，其表面容易形成氧化膜。另外，錫能與鹵素、硫磺等物質反應，加熱也能加速其氧化反應。但錫的溶解性較差，微溶于水，在稀酸中溶解緩慢，但在濃酸中溶解快，可溶于強堿性溶液。高純錫是一種用途非常廣泛的功能材料。它具有良好的電導率、耐腐蝕、低成本、易加工、易涂覆等特點，使其在電子、食品、醫(yī)藥、輕工、汽車、家電等行業(yè)得到了廣泛的應用，在最優(yōu)工藝條件下，采用苯磺酸鈉-白藜蘆醇作為錫電解精煉的復合添加劑。因為我國境內錫礦分布比較集中，所以我國的錫生產企業(yè)主要分布在西南地區(qū)。硫酸亞錫為主鹽，其主要作用是提供亞錫離子，硫酸的主要作用是改善溶液的導電性能，防止Sn2+氧化成Sn4+這一體系的制備工藝簡單，酸性硫酸鹽系相較其他錫電解體系，析氫少，電能耗量低，電流效率高，成本低。

2.2硫酸亞錫用于環(huán)保水泥

硫酸亞錫吸潮能力強，在水泥中加入純硫酸亞錫吸潮后，吸潮的硫酸亞錫易粘接起來，流動性不好，不能形成最佳的高斯分布，這個問題尤其突出。而高流動性硫酸亞錫的使用可以降低水泥中Cr6+的含量。SO3主要以石膏的形式存在于水泥膠凝體系中，李祥彥（2015）通過實踐證明，一定量的石膏除對水泥凝結時間有影響外，對水泥其它物理性能指標也有一定影響，其中最為顯著的是水泥的物理抗壓強度[4]。該種水泥熟料中SO3的不同含量對熟料性能的影響較大。水泥熟料中加入適量的SO3，在提高水泥生料的易燃性能的同時，提高熟料對游離氧化鈣（f-CaO）的吸收，保證C4A3S中C4A3S的生成，有利于保持水泥后期的水化作用強度。

2.3硫酸亞錫用于鉛酸電池

由于電動車上的鉛酸電池的放電倍率很大，正極活性物質的利用率很低，一般僅為30%左右。李越南（2020）為提高正極活性物質的利用率，通過添加正極板提高潤濕功能和效率，降低電池的內阻，提高電池的導電性和容量[5]。硫酸亞錫加入電池正極活性物質，在充電過程中氧化成二氧化錫，而二氧化錫與β均為金剛石結構，導電性能好，可提高正極活性物質的利用率。

3 結論

本文主要對硫酸亞錫的制備方法進行歸納論述，現代錫工業(yè)生產中，除火法精煉外，電化學法生產高純錫，其生產方法除靠火法精煉外，更多的是電化學精煉，即：用電解質溶液電化學的方法，在陰極表面沉積陽極上的粗錫，此時得到的錫純度極高，甚至可以達到99.99%以上[6]。硫酸鹽系比其它錫電解體系具有析氫少、電能消耗小、電流效率高、成本低等優(yōu)點，因此成為目前應用最廣泛的一種生產工藝。在硫酸亞錫的應用上，主要體現在環(huán)保添加劑、環(huán)保水泥以及鉛酸電池方面，旨在可以推動錫電解工業(yè)的技術進步，實現綠色可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻：

[1]李俊華，費錫明，徐芳.2種有機添加劑對錫電沉積的影響[J].應用化學，2006，23（9）：1042-1046.

[2]徐志峰，鐘曉聰，李柱，李金輝，曹才放，王成彥.一種綠色環(huán)保錫電解精煉電解液[P]中國，CN107675209A，2018.02.09.