一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，涉及工业电解合成甲基磺酸锡制造领域，通过电解法一步直接制备甲基磺酸亚锡溶液，其中电解液为甲基磺酸溶液，电极阴极为气体扩散电极，电极阳极为固态锡，阴极与阳极间以隔膜隔开，控制电解液温度为0-60℃，将电流密度设置为10-800A/m2，电解至阳极电解液中游离甲基硫酸含量为0.1-10g/L时结束电解，将阳极电解液经过过滤和浓缩，从而制备不同浓度的甲基磺酸亚锡溶液，本发明专利技术适宜在常温、常压下进行，一步直接得到高纯度的甲基磺酸锡水溶液，具有工艺简单、无需分离、产品纯度高、能耗和成本低的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业电解合成甲基磺酸锡制造领域，尤其涉及一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法及其装置。
技术介绍
甲基磺酸锡是一种重要的有机锡化合物，广泛应用在有机合成和电镀锡工艺中，可作为镀锡的主盐和添加剂。随着电镀和电子工业的迅速发展，传统的以氟硼酸盐为主盐的电镀锡工艺，已不能满足电子元件镀锡的性能要求。以甲基磺酸锡为主盐电镀锡的电镀液，因为溶液稳定、低毒性、低腐蚀性、低泡性、无铅和氟毒性和镀层质量高等优点，近年来受到广泛关注。甲基磺酸锡的合成一般采用金属锡和甲基磺酸反应，为加快反应速度，固液两相反应需要在99%的回流状态的甲基磺酸中进行，反应温度高达140°C以上，得到的甲基磺酸锡粗品，经无水乙醇、乙醚等洗涤后得到甲基磺酸锡产品。另一种方法是利用甲基磺酸和氯化亚锡在高温下回流，生成甲基磺酸锡和氯化氢。这些方法都存在反应温度高、副产物多、能耗大，对设备腐蚀严重和存在环境污染等问题。电解法就是采用隔膜将电解槽的阴阳两极分隔开，锡阳极在阳极区发生氧化反应生成Sn2+，由于隔膜的阻隔作用，Sn2+较难进入阴极区而在阴极放电生成海绵锡，在阳极区得到甲基磺酸亚锡；电解法制备的电流效率可达到99%以上，产品纯度达到99%以上，例如中国专利CN200810244474. 5公开了一种甲基磺酸亚锡制备方法，其特征是采用电解法直接得到甲基磺酸亚锡水溶液，其中电解阴、阳电极中至少阳极为固体锡，阳极和阴极间以离子交换膜相隔，电解液为甲基磺酸水溶液。较化学合成法，具有工艺简单，反应易控制，反应速度快，生产周期短，较氯化亚锡法所得产品杂质含量少，不需另行分离和提纯，后处理简单，通过控制电解液的浓度及固体纯度，一步就可直接得到所需纯度、浓度的甲基磺酸亚锡水溶液，但隔膜法电解法槽电压高、阴极析出大量的氢气，并带出硫酸酸雾，环境污染严重；氢气爆炸极限低，容易发生氢气爆炸危险，目前尚未取得应用，有待改进。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供了一种基本不生成氢气，杜绝了硫酸酸雾的逸出，同时避免了锡离子在阴极的沉积，消除了阴极海绵锡的困扰，大幅度地降低槽电压，节约能耗、工艺简单、无需分离、产品纯度高、成本低、清洁的无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法及其装置。本专利技术为解决上述技术问题，提供了以下技术方案一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，通过电解法一步直接制备甲基磺酸亚锡溶液，其中电解液为甲基磺酸溶液，其特征在于电极阴极为气体扩散电极，电极阳极为固态锡，阴极与阳极间以隔膜隔开，控制电解液温度为0-60°C，将电流密度设置为10-800A/m2，电解至阳极电解液中游离甲基硫酸含量为0. l-10g/L时结束电解，将阳极电解液经过过滤和浓缩，从而制备不同浓度的甲基磺酸亚锡溶液。作为本专利技术的进一步改进，气体扩散电极包括金属导电基体、碳或石墨及催化剂。作为本专利技术的优选，金属导电基体为铜网或黄铜网或镍网或钛网或不锈钢网。作为本专利技术的优选，催化剂包括Mn02、Pt、Ru、Ir、Ru02、Ir02。作为本专利技术的优选，甲基磺酸溶液的浓度为10%_60%。作为本专利技术的进一步改进，所述隔膜为聚合物阴离子交换膜和多孔性隔膜。作为本专利技术的优选，多孔性隔膜为多孔陶瓷膜 或多孔聚合物膜或多孔复合聚合物膜。作为本专利技术的优选，固态锡为板状或块状，上述的阳极可采用固体锡块或锡锭，包括板状、块状、球状、颗粒状和粉末锡，更优选是块状和板状的高纯锡。上述的电解工艺中以甲基磺酸为阴极和阳极电解液，电解液温度为0_60°C，电流密度为10-800A/m2，电解时阴极区可补加高浓度的甲基磺酸，电解终点采用酸碱滴定的检测方法，电解至溶液至阳极电解液PH=O. 1-3. 0结束电解，一步直接获得高纯度的甲基磺酸锡水溶液。再经过真空浓缩可获得游离甲基磺酸浓度0. l-10g/L，浓度为1%、20%、50%和60%等不同浓度的甲基磺酸亚锡产品。一种清洁的无氢电解制备甲基磺酸亚锡装置，其特征在于包括板框式电解槽，电解槽两端侧壁上分别设置有气体扩散阴极和固态锡阳极，所述气体扩散阴极和固态锡阳极间设置有隔膜，所述的气体扩散阴极由金属导电基体、防水层、催化层以及固定框组成。本专利技术将气体扩散电极作阴极，利用气体扩散电极将空气的氧气和溶液中的氢离子直接还原为水，从根源上消除了氢气，杜绝了硫酸酸雾的逸出，同时避免了锡离子在阴极的沉积，消除了阴极海绵锡的困扰，更重要的采用空气电极作阴极可以大幅度地降低槽电压，节约电耗超过30%。本专利技术适宜在常温、常压下进行，一步直接得到高纯度的甲基磺酸锡水溶液，具有工艺简单、无需分离、产品纯度高、能耗和成本低的特点。附图说明图I为本专利技术的装置的结构示意图。图2为图I中气体扩散阴极的结构示意图。具体实施例方式如图1、2所示的一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡装置，其特征在于包括板框式电解槽1，电解槽I两端侧壁上分别设置有气体扩散阴极2和固态锡阳极3，所述气体扩散阴极2和固态锡阳极3间设置有隔膜4，所述的气体扩散阴极2由金属导电基体201、防水层202、催化层203以及固定框204组成。一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，通过电解法一步直接制备甲基磺酸亚锡溶液，其中电解液为甲基磺酸溶液，其特征在于电极阴极为气体扩散电极，电极阳极为固态锡，阴极与阳极间以隔膜隔开，控制电解液温度为0-60°C，将电流密度设置为10-800A/m2，电解至阳极电解液中游离甲基硫酸含量为0. l-10g/L时结束电解，将阳极电解液经过过滤和浓缩，从而制备不同浓度的甲基磺酸亚锡溶液。气体扩散电极包括金属导电基体、碳或石墨及催化剂。 金属导电基体为铜网或黄铜网或镍网或钛网或不锈钢网。催化剂包括MnO2、Pt、Ru、Ir、Ru02、Ir02。甲基磺酸溶液的浓度为10%_60%。所述隔膜为聚合物阴离子交换膜和多孔性隔膜。多孔性隔膜为多孔陶瓷膜或多孔聚合物膜或多孔复合聚合物膜。固态锡为板状或块状。 实施例I :一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，在如图I所示的一种清洁的无氢电解制备甲基磺酸亚锡装置中，电解槽I为聚丙烯材料板框式隔膜电解槽，阳极为固态锡阳极，阳极面积为0. 15m2，阴极为气体扩散电极，气体扩散电极的金属导电基体为铜网，防水层为碳和聚四氟乙烯压膜，催化层为多孔结构碳膜，阴极面积为0. lm2，阴极和阳极间用聚合物阴离子交换膜隔开，在阳极室和阴极室中分别加入2%和30%的甲基磺酸溶液，以20A的电流恒电流电解(气体扩散电极电流为200A/m2)，控制电解液温度为20_30°C，电解开始阶段电流会出现波动，电解一段时间后电解电流趋于稳定，阴极表面无氢气析出，无海绵锡沉积。电解至游离的甲基磺酸含量为0.5g/L时结束电解，槽电压为1.8-5.0V，阳极电解液，经过过滤除去少量沉淀物，真空浓缩，得到浓度为50%甲基磺酸锡溶液，纯度99. 6%。电流效率98. Tl。实施例2-7 :按实施例I的方法，将实施例I中的气体扩散电极分别用同面积的下列电极替代，电解制备甲基磺酸亚锡，实施例2-用锡板；实施例3-气体扩散阴极催化层含MnO2催化剂；实施例4-空气阴极催化层含Pt黑催化剂；将实施例I中的金属导电基体材料分别用实施例5-镍网、实施例6-钛网和实施例7-黄铜网替代铜网制备甲基磺酸亚锡，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，通过电解法一步直接制备甲基磺酸亚锡溶液，其中电解液为甲基磺酸溶液，其特征在于电极阴极为气体扩散电极，电极阳极为固态锡，阴极与阳极间以隔膜隔开，控制电解液温度为0-60°C，将电流密度设置为10-800A/m2，电解至阳极电解液中游离甲基硫酸含量为0. l-10g/L时结束电解，将阳极电解液经过过滤和浓缩，从而制备不同浓度的甲基磺酸亚锡溶液。2.根据权利要求I所述的一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，其特征在于气体扩散电极包括金属导电基体、碳或石墨及催化剂。3.根据权利要求2所述的一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，其特征在于金属导电基体为铜网或黄铜网或镍网或钛网或不锈钢网。4.根据权利要求2所述的一种无氢电解制备甲基磺酸亚锡的方法，其特征在于催化剂包括 Mn02、Pt、Ru...
【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：宜兴方晶科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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