硫代硫酸钾的应用与合成

介绍

硫代硫酸钾的化学式为K₂S₂O₃，它是一种无色斜方系晶体。它的半水合物则是无色单斜系晶体，易潮解，易溶于水，水溶液呈弱碱性，不溶于乙醇。在200℃时，它的半水合物会失去结晶水，继续加热则会分解。它具有还原性。当受热时，它会分解为硫化钾和硫酸钾。此外，当遇到酸时，会分解放出二氧化硫并析出硫。

硫代硫酸钾

应用

硫代硫酸钾是一种在农作物种植生产中用作硫肥和钾肥，土壤有效的硝化抑制剂，还可用作照相定影剂、金属清洁剂、镀银的电镀液，棉织物漂白后的脱氯剂及印染助剂，还可作为有机合成及分析试剂。

合成

以往合成的缺点

现有制备硫代硫酸钾的方法：一是亚硫酸钾法，是将硫磺粉加入亚硫酸钾溶液中，加热反应而得。其溶液要在加热至沸腾条件下反应，反应时间需要8～12小时；为了降低水的表面张力，增大物料与硫磺的接触机会，要加入乙醇处理硫磺来降低其表面张力；该方法需要能源加热、且反应时间长，还要借助乙醇处理硫磺、亚硫酸钾转化率低、生产过程中还会产生硫磺渣。再是多硫化钾碱溶液的氧化法，采用空气氧化需要反应太长、能耗大，生产周期长，而且成品不稳定；而采用纯氧气法需要建设制氧设施、投资大、存在设施安全和生产安全问题，生产操作不易控制，会使生成的硫代硫酸盐容易氧化生成连二硫酸盐、连三硫酸盐、连四硫酸盐和硫酸盐诸多杂质，其成品质量也不稳定。

新合成方法

针对现有技术的不足，徐德良[1]提供一种硫代硫酸钾的制备方法。具体步骤如下三步：

1)制备亚硫酸氢钾溶液：将1500㎏质量百分比浓度为45％氢氧化钾溶液，打入A配料槽中，加水至1500升，开启搅拌及冷却操作，按氢氧化钾与二氧化硫摩尔比为1：1.00的比例，向氢氧化钾溶液中通入百分比含量为95％的二氧化硫812公斤，生成高浓度的亚硫酸氢钾溶液，控制反应温度60℃，其反应完成液称为A溶液，待用；本步骤的冷却操作通过夹套冷却水实现。本步骤涉及的反应式KOH+SO2＝KHSO3；

2)制备多硫化钾碱溶液：将1500㎏质量百分比浓度为45％的氢氧化钾溶液打入B配料槽中，开启搅拌及冷却操作，按氢氧化钾的总投料量与硫的摩尔比为1:0.500，向氢氧化钾溶液中加入质量百分比含量为90％的硫磺428.5公斤，保温80℃至硫磺全部溶解，得到多硫化钾碱溶液，其反应完成液称为B溶液，待用；其中，总投料量是指步骤1)和本步骤加入的氢氧化钾总量；本步骤的冷却操作通过夹套冷却水实现。本步骤涉及的反应式如下：6KOH+4S＝2K2S+K2S2O3+3H2O；

3)在搅拌状态下，将A配料槽中的A溶液打入B配料槽中与B溶液进行混合，反应生成硫代硫酸钾溶液；再进一步通入二氧化硫微调节PH至7.5，即为反应终点；反应温度控制在80℃。本步骤涉及的反应式如下：KHSO3+KOH+S＝K2S2O3+H2O；2K2S+6KOH+6SO2+2S＝5K2S2O3+3H2O。

上述反应的总反应式为：14KOH+7S+7SO2＝7K2S2O3+7H2O；简化为：2KOH+S+SO2＝K2S2O3+H2O；

反应到终点后，该溶液取样分析测定，其硫代硫酸钾质量百分比含量为51.64％。

参考文献

[1]徐德良,孙军,马忠堂,等. 一种硫代硫酸钾的制备方法[P]. 山东省：CN111439730B,2023-06-06.