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碱式氯化铜的合成与理化特性研究

  作者: 来源: 日期:2005-12-21  
Cu是禽畜必需的微量元素之一。生产中常用的 Cu源是饲料级CuSO4。因为高剂量Cu对猪具有促生 长作用,因而人们常常在猪饲料中超量添加CuSO4, 但这已引发了一系列问题,如畜禽Cu中毒、潜在环境
Cu污染等。这就使得开发一种新型高效利用的Cu源 添加剂成为必要。碱式氯化铜具有不吸湿结块、流动 性好,不氧化破坏饲料中的脂肪和维生素、生物利用 率高、对环境污染小等优点。国内外对家禽、猪、牛
的饲用研究表明,碱式氯化铜的生物学有效性和生物 安全性明显高于硫酸铜,而铜的使用量比硫酸铜减少 25%一30%,因此不仅降低饲料成本,而且可大 大减少铜排泄对环境的污染,对保护生态环境有重要
意义!7川。另外,碱式氯化铜加到饲料中还可改进饲料 的氧化稳定性。因此,碱式氯化铜可完全代替硫酸铜 而在饲料工业中有广阔的应用前景。 虽然碱式氯化铜作为饲料添加剂的应用研究国
内外已有不少报导,但是碱式氯化铜的合成和理化特 性国内外迄今未见报导。本文研究了碱式氯化铜的合 成条件和理化特性。

1试验部分

1.1合成条件试验

1.1.1合成原理

氯化铜溶液与氨水和盐酸进行中和结晶反应生 成碱式氯化铜: ZCuC12+SNH,+SHCI+3H20斗CuZ(OH)3CI丰+ SNH4CI 1.1.2试剂和仪器
化学纯CuC12·ZHZO;化学纯氨水;化学纯盐酸; 化学纯柠檬酸铰;化学纯柠檬酸;搅拌器;恒温水浴 锅;烧杯;分液漏斗;铁架台;金相显微镜,多晶X射 线衍射仪,等离子体发射光谱仪。

1.2理化特性试验方法

1.2.1晶形结构和分子结构

金相显微镜观察合成产物的晶形与粒径;用 Rigaku Dmax/2000多晶x射线衍射仪测定其x射 线衍射图谱,根据其X射线衍射图谱确定分子结构。

1.2.2样品中矿物元素的分析

ICA一AEs等离子体发射光谱法测定样品中的 含Cu量和杂质含量。

1.2.3样品的质量稳定性和吸水性

于2002年6月至2003年6月的1年期间,每隔 2个月从同一贮存环境下的同一批TBCC产品中随机 取样1次,共取样6次,分析样品铜含量,取饲料级硫 酸铜作对比,准确称取0.59样品,在室温25℃、相对
湿度85%的环境下放置24h后称重,用末重与始重的差值占始重的百分数来表示产品吸水性的大小。

1.2.4样品在中性柠檬酸铰、2%柠檬酸、0.4%盐酸 或水中的溶解度

准确称取0.19样品于带盖三角瓶中,加入中性 柠檬酸铰,在(37士1)℃恒温水浴振荡lh,用Whatman No.42滤纸(购自Whatman公司,Cat.No.1442125)过
滤,分析滤液中的含Cu量,计算不同Cu源中Cu在 以上溶液中的溶解度。在其它3种溶剂中的溶解度的 测定方法同中性柠檬酸铰。

2结果与分析

2.1碱式氯化铜合成的条件、方法和影响因素

氯化铜溶液与氨水中和立即产生大量泥浆状的 常规意义的普通的碱式氯化铜,采用配位催化液相沉 淀的方法,可以生成碱式氯化铜晶核,并且在适宜的 条件下,可控制成核率和加快晶体生长速度,此晶核
得以继续成长,生长粒径与时间成正比。结晶形成和 生长适宜的pH值是5.0一5.5,温度是70~80℃。反 应影响因素除了pH值和温度是关键外,还与搅拌速 度、搅拌方式、催化剂浓度、结晶器结构、加料速度、方
式等条件有密切关系。

2.2碱式氯化铜理化特性分析

2.2.1碱式氯化铜晶形结构和分子结构

碱式氯化铜外观是细砂状,颗粒均匀,流动性好, 粉尘小,不吸潮,不结块的绿色结晶粉末(图2);用金相显微镜放大100倍观察,结晶型碱式氯化铜是粒径 30一300林m的结晶体(图4),x射线研究表明,TBcc
的分子结构为cuZ(oH),cl,是60%单斜晶体与40% 绿盐铜矿斜方晶体的混合晶型。

2.2.2碱式氯化铜质量的稳定性及其它矿物元素的 含量

结果列于表1和2。

由表1看出,TBCC的含Cu 量在2002年6月至2003年6月期间的6次采样分 析中变化很小,变异系数(CV)仅为0.50%,因而表明 TBCC的含Cu量不随季节、气候而变化,说明TBCC
产品质量稳定性极好,更容易保存。从表2看出, TBCC和饲料级CuSO、含Cu量分别为59.9%和 25.5%。根据TBCC分子式中Cu含量计算值 (59.5%)和分析测定值知,TBCC的纯度很高。TBCC
的含Cu量为饲料级CuSO、含Cu量的2.35倍,因而 生产中如果用TBCC代替CuS04而作为Cu源添加 剂,能节约能源、加工处理和贮存、运输空间。除了Zn
是TBcc高于cuso、之外,Mg、K、Fe和Mn的含量, CuSO、远远高于TBCC,这说明在制备过程中TBCC较 CuSO4更容易得到提纯净化。这一结果与美国关于该
产品的一项显微镜检查结果(zhang,2003,个人通讯) 相吻合,美国显微镜检查结果表明该产品颗粒多孔, 这便于洗涤母液,不含水溶性盐,因此能制备纯度较
高的产品。





2.2.3碱式氯化铜在中性柠檬酸铰、2%柠檬酸、 0.4%盐酸或水中的溶解度

结果列于附表3。由附表3可见,TBCC极难溶于 水,溶解度小于0.2%,但在酸性溶液中易溶,溶解度 高达98%以上,而CuSO4在以上4种溶液中均易溶, 溶解度除在水中为91.1%外,其余都在98%以上。由
于TBCC难溶于水,易溶于酸性溶液,而反当动物瘤 胃环境呈水性环镜(含水量为85%一90%),从而减 少瘤胃中Cu与Mo和S形成不能被利用的硫代硫 酸钥,因而可提高其在反当动物消化道中的吸收利用率。

2.2.4 Cu源产品的吸水性 结果列于表3。

由表3可见,TBCC的吸水性远远 低于CuSO4,说明TBCC不易吸潮结块,因此,在饲料 中便于混匀,且不会加速饲料中维生素和抗生素的氧 化,更便于贮存和运输。





3结论

本试验结果表明,采用配位催化液相沉淀法,在 pH值5.0一5.5、温度70~80℃下,合成的碱式氯化 铜纯度大于99%,铜含量大于59%,粒径30- 300林m,是流动性好、粉尘小、不吸潮、不结块的绿色结晶粉末。TBCC的质量稳定性极好,含Cu量高,为
饲料级CuS04的2.35倍;与饲料级CuS04相比, TBCC极难溶于水,而易溶于酸性溶剂,且吸湿性极 低。以上结果为TBCC的进一步动物喂养试验及生产中高效应用奠定了基础。
 
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