汞精炼(refining of mercury)

除去粗汞中杂质，产出精汞的过程。粗汞纯度约为99.5％，含有气体、水分、油脂、各种金属杂质及固体夹杂物等，必须经过精炼除去，才能作为电气器件用汞(纯度在99.999％以上)，以及作为控制和量度仪表用汞(纯度在99.99％以上)，并满足汞齐、盐类和药物制造用汞(纯度为99.9％)的纯度要求。中国汞产品的标准列举于表。

汞的精炼方法有过滤法、化学精炼法、电解精炼法和真空蒸馏精炼法。高纯汞制取往往需要多种方法并用，如过滤处理后的粗汞再用HNO₃或：NaOH溶液处理，可获纯度超过99.995％的汞；99.995％的汞再经过氧化精炼、电解精炼，然后辅以真空重蒸馏就可得纯度超过99.9999％的高纯汞。

过滤法   用孔隙小、强度大的麂皮、羊皮、呢绒、厚纺绸作过滤介质进行挤压过滤，除去汞中绝大部分固体微细杂质直至汞的表面不存在可见的渣滓。

化学精炼法   经过滤后的粗汞，需要采用碱洗处理、酸洗处理和氧化精炼，以提高其纯度。

碱洗处理   用NaOH溶解汞中的油脂类有机物。油脂与NaOH作用生成脂肪酸钠盐和甘油而被除去。与此同时，铝、锌、锡、铅等杂质也部分与NaOH作用生成等盐类而被溶解清除。碱洗通常用含：NaOH 10％～25％溶液或含Na₂CO₃10％的溶液。碱液和汞的密度相差悬殊，为强化溶解过程，增加两液的接触界面，多采用使汞呈小滴状反复通过较长的碱液管的清洗方法。碱洗完毕，用清水洗去汞中的残留碱液，再加热到373K左右，在图1所示的干燥器中脱水，或用离心分离法脱水。

酸洗处理   用含硝酸10％～25％的溶液溶解汞中的铜、镍、锌、镉、铝、锡、砷、银等杂质。操作方法和脱水工艺同碱洗处理。汞的电极电位比大多数金属杂质的电极电位更正，金属杂质的存在，能使汞不被溶解，即使汞被溶解，也会被金属态杂质置换出来。在酸洗过程中，当溶液中出现汞离子时，表明金属杂质已被除尽，可以此作为判断酸洗过程终止的标准。粗汞经酸洗后再用蒸馏水清洗，经过滤和酸洗以后，汞的纯度可达99.90％～99.99％。酸洗过程汞的损失为0.04％～0.05％。

氧化精炼   汞的氧化精炼需在较高温度下进行，因此通常与蒸馏精炼(353～473K)结合进行。氧化精炼系将空气、氧或臭氧鼓入汞液内部，并通过搅动汞液来增加气液两相的接触界面，使金属杂质被氧化生成相应的氧化物。精炼过程中部分汞虽也会被氧化成氧化汞，但生成的HgO同时又是氧化剂，可氧化电极电位比汞更负的金属杂质。因此，氧化精炼只能除去电极电位比汞更负的金属，不能除去电极电位比汞更正的金和铂族金属。生成的氧化物(包括氧化汞)最终留于残渣中而被除去。用鼓入空气精炼含锌0.5％粗汞的除杂质效果不如用纯氧的好。

电解精炼   有阳极精炼法和阳极溶解精炼法两种。

阳极精炼法   用粗汞作阳极，不锈钢作阴极进行氧化精炼。电解时，汞阳极中电位序居汞之前的金属杂质不断溶解进入溶液与汞分离，而电位序居汞之后的金属，如金、银、铂、铱等贵金属仍留在汞阳极中。电解液用含硝酸2％～5％的硝酸溶液或按质量计配成含硝酸5％和含硫酸5％的水溶液，阳极表面电流密度控制在20A／m²，在不断搅拌电解液和汞阳极的条件下，持续电解15～20h。用此法精炼粗汞，具有方法简单、电耗低等特点，能完全除去铝、铋、锑、砷、锌、铁、锡和铅杂质，产出精汞纯度在99.999％以上。

阳极溶解精炼法   在电流作用下，汞阳极中的汞溶解进入电解液后在阴极上还原析出。电解槽用隔板分成两室，一室倒入纯汞作阴极，另一室倒入粗汞作阳极，电解液为高氯酸亚汞溶液。电解精炼时连续搅拌电解液并用泵使其从阳极到阴极连续循环，阳极电流密度为100A／m²，槽电压控制在0.5V。在电解精炼过程中，电极电位比汞负的金属杂质进入溶液而不在阴极234还原析出；电极电位比汞更正的贵金属则留在残阳极或进入阳极泥达到与汞分离的目的。

真空蒸馏精炼   蒸馏原料采用化学精炼后纯度为99.999％的汞。真空蒸馏装置由玻璃蒸馏器、塔式电阻炉、温度自动调节器、真空泵和尾气净化瓶等组成(见图2)。由真空泵将汞吸入蒸馏器内，用塔式电阻炉加热蒸馏器，汞蒸气上升进入水冷蛇形冷凝管，冷凝汞进入下一级蒸馏器继续蒸馏。蒸馏温度453～473K，真空度6.667Pa，未冷凝的汞蒸气用碘液吸收。经多级真空蒸馏产出的汞纯度达99.9999％。