碱式氯化锌的制备

背景及概述^[1][2]

锌，存在于动物体的所有组织和器官中，具有促进舌黏膜味蕾细胞的迅速再生，增强食欲的功效，是动物的必须元素。通常在饲料中常用的锌源为硫酸锌和氧化锌，但它们在动物体内的吸收利用率偏低。碱式氯化锌(Zn5(OH)8Cl2·H2O)作为一种片状结构的碱式氯化物，其在动物饲料中的应用早已受到人们的普遍关注。碱式氯化锌可以缓慢释放动物体所需微量元素锌，其合成与性能研究一直是热点研究课题。碱式氯化锌是一种全新的药理性饲料添加剂，具有抑菌防腹泻作用。相对于常规的硫酸锌、氧化锌等无机锌盐，具有化学稳定、用量少、适口性好、安全无毒、利用率高、不结块、流动性好，还可以部分代替抗生素，对环境无污染。

现有的碱式氯化锌的制备方法包括以下几种：1、氧化锌与氯化锌反应制备；2、废锌与饱和氯化锌溶液反应制备；3、氧化锌与盐酸反应制备；4、碱式碳酸锌与盐酸反应制备；5、氢氧化钠或氨水与氯化锌反应制备；6、氢氧化锌与氯化锌反应制备。但是，上述方法普遍存在着制备成本偏高的缺点，而且有的方法制备所得副产物容易造成环境污染，有的反应产生的废水处理成本也较高。

理化性质^[1]

碱式氯化锌，分子式为ZnCl2·4Zn(OH)2·H2O（或Zn5(OH)8Cl2·H2O），因生物效应好，并具有良好的适应性，当和食物混合时，与其他成份不发生反应，是一种优良的微营养添加剂，大有取代硫酸锌和氧化锌等其他无机锌的趋势，另外，其生物性能接近有机锌，但市场价格较后者低，因而碱式氯化锌的市场前景广阔。

碱式氯化锌合成方法很多，但归纳大致有两类：⑴ 氧化锌法，采用碱或碱性化合物与氧化锌为原料制备，如专利CN101712485B（《碱式氯化锌的制备方法》）实施例中使用强碱或氨水，而专利CN100496278C“碱式氯化锌饲料添加剂的制备方法”和CN1328171C“微量元素添加剂碱式氯化锌的制备方法”分别使用碎Zn和ZnCl2为锌源与氧化锌合成；⑵ 盐酸或氯化锌法，利用含锌碱性化合物与盐酸或氯化锌在合适的条件下反应制得，具体锌化合物有ZnO、Zn(OH)2及碱式碳酸锌等，如专利CN100564263、CN100366539C采用此方法。

目前，制备碱式氯化锌颗粒的方法常用的有电化学沉积法、水热合成法和微波合成法等，一方面这些制备方法涉及高温高压，导致能耗高，环境污染，另一方面由于中间步骤繁多，制得的产物不纯，特别是制备过程存在着反应时间长，制备效率低，成本高等缺陷。

制备^[2]

先将试剂级氯化锌配制成含锌50g/l的氯化锌溶液，及试剂级氢氧化钙或试剂级氧化钙配成含氢氧化钙10%的悬浊液，然后往反应釜中加入100ml蒸馏水，然后开启搅拌装置，同时将温度升高至85℃，然后再将400ml氯化锌溶液和300ml氢氧化钙悬浊液同时对滴加入到反应釜中，控制pH在4～5，加料完成后陈化60min，产物过滤、洗涤、100℃下烘干，粉碎过75目筛，最后得到成品。

通过XRD检测方法检测成品的晶体组成及结构，成品的XRD图谱与标准图谱一致，可以确定成品为碱式氯化锌。同时参照国家标准GB/T 22546‑2008中的规定，对成品中的锌、氯含量以及砷、铅、镉的含量进行测定，测定结果为：锌含量59.8%，氯含量12.6%，砷含量1.4ppm，铅含量为2.3ppm，镉含量为1.6ppm，符合饲料级碱式氯化锌国家标准。

碱式氯化锌颗粒的制备方法：

将1g锌粉加入到5mL四氯化碳液体中，在超声波清洗机中常温常压下超声分散5分钟，向该液体中加入2mL蒸馏水，超声10分钟后，得到的白色奶油状固体—碱式氯化锌粘附在反应容器壁上，但有少量锌粉保持原状，转化效率为93.6％。加入2mL酒精，超声分散1分钟，使未完全反应的锌粉颗粒与碱式氯化锌分离，并使碱式氯化锌脱离反应容器壁面，得到分散均匀的乳白色碱式氯化锌悬浮液；将所述碱式氯化锌悬浮液取出，离心得到纯净碱式氯化锌固体，放入烘干箱中以恒温50℃烘干，烘干后取出，经过研磨，得到碱式氯化锌粉体。

制备得到的碱式氯化锌的XRD衍射图，该图谱衍射峰形尖锐，所有的衍射峰均与Zn5(OH)8Cl2·H2O标准衍射峰位匹配。说明本方法制备的碱式氯化锌是典型的水氯羟锌石矿结构，并且结晶状况良好。

主要参考资料

[1] 胡向东. (2010). 碱式氯化锌与氧化锌对仔猪促生长作用的比较. 上海农业科技(1), 70-70.

[2] 王刚, 张开诚, WangGang, & ZhangKaicheng. (2007). 新型饲料添加剂——碱式氯化锌的合成及性质研究. 饲料工业, 28(16), 1-3.

[3] 李石强, 廖阳华, & 朱珏. (2012). 一种新的锌源——碱式氯化锌. 饲料研究(11), 42-44.