铜是动物机体必需的一种微量元素,作为动物体内多种酶的组成成分或激活剂,在维持动物机体功能和健康方面发挥重要作用。目前,研究开发一种安全、环保、高效的铜源已成为现代养殖业中一项紧迫的课题。碱式氯化铜具有水溶性低、不易吸潮、对饲料中营养成分破坏小和生物学利用率高等优点,是一种替代硫酸铜的新型饲料添加剂。碱式氯化铜又名王铜,分子式为Cu2(OH)3Cl,绿色或蓝绿色粉末,铜含量为58.12%,不溶于水,易溶于中性盐及酸性环境。饲料级碱式氯化铜主要以含铜蚀刻液为原料制备,或者其他化工原料制备。

制备进展[1]
1、含铜蚀刻液制备碱式氯化铜
饲料级碱式氯化铜通常由印刷电路板生产过程产生的含铜蚀刻废液为原料通过去除杂质、沉淀结晶等步骤制备而成。蚀刻废液包括酸性和碱性两种,酸性蚀刻废液除含有铜外,还含有铁、锌、铝、镍、铅等杂质。碱性蚀刻液主要包含氯化铜、氨水和氯化铵等成分。含铜蚀刻废液制备碱式氯化铜过程中,主要考虑铜含量、pH值、温度等因素。此外,酸性蚀刻废液加入过氧化氢可以减少酸和氧化剂的用量,从而节约成本,提高产品质量。
印刷电路板蚀刻废液制备碱式氯化铜存在多晶型问题,通过控制反应温度、加料速率、搅拌速率、pH值等条件可以得到单一晶型。酸性和碱性蚀刻废液分别按照6.5mL/min和7.5mL/min混合,以150r/min的转速搅拌,pH值4.22~4.50,温度66.5~72.0℃,制备的碱式氯化铜化学式为Cu4(OH)6Cl·H2O;以200r/min的转速搅拌,pH值为4.50~4.88,温度为70~73℃,制备的碱式氯化铜化学式为Cu5(OH)8Cl2,当以150r/min搅拌,pH值4.60~5.00,温度68.8~75.2℃,制备的碱式氯化铜化学式为CuCl2·3Cu(OH)2・0.5H2O。
2、其他化工原料制备碱式氯化铜
冶金、化工、制药等领域产生的含铜废水、废渣也可作为制备碱式氯化铜的原料,这不仅降低了废水、废渣中铜离子的排放,还能使铜资源循环利用。
黄智源等以黄铜炉渣为原料,通过两段酸浸出和分步除杂工艺,不需使用萃取就能分离铜和锌,得到铜回收率93%以上的饲料级碱式氯化铜。王皓等以海绵铜为原料,先用15%氢氧化钠除海绵铜上有机物杂质,再以液固比为3:1加入氨水/氯化铵溶液,常温条件下搅拌10min浸出铜氨溶液,并与酸蚀刻液合成制取碱式氯化铜,制得的碱式氯化铜完全符合饲料级标准。氯化铜催化胡椒醛得到黄连素所产生的含铜废水也可作为制备碱式氯化铜的原料,黄连素含铜废水在pH值7~9条件下反应结晶,得到饲料级碱式氯化铜,废水中铜离子的转化率达到99.9%以上。
此外,氯化铜也是制备碱式氯化铜的常用原料,用盐酸调节氯化铜反应液pH值为5.0-5.5、温度控制在70~80℃,碱式氯化铜纯度大于99%,粒径30~300um,产品流动性好、粉尘小、不吸潮、不结块。另一种不需要调节pH值的方法是n(CuCl2):n(NH3·H2O)=3:2、温度65~100℃,pH值4~7,生成晶型为斜氯铜矿的碱式氯化铜。氯化铜和片碱为原料通过固相法也能制备碱式氯化铜,n(NaOH):n(CuCl2)=3 :2,研磨40min后通过蒸馏水去除过量的反应原料,收率可达94.1%。与液相反应相比,固相反应具有操作简便、能耗低、产品易分离、收率高等优点,但是固相反应对原料要求高,反应前需严格控制有害重金属含量(砷、铅、铬、汞等)。
参考文献
[1] 彭红星,刘小清,桑诚诚,等. 碱式氯化铜的制备方法及其在动物生产中的应用[J]. 饲料研究,2024,47(19):152-155. DOI:10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2024.19.029.