2024年3月23日发(作者：翁嘉悦)
2021年第4期
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
• 53 •
doi
：10. 3969/
j
.
issn
. 1007-7545. 2021. 04. 009
氯化胆碱-尿素-
v
2
o
5溶液黏度和电导率的研究
汝娟坚U2，胡肖云2，赵诗雨2，卜骄骄2，王道祥2，王丁2，付自碧1
(1.攀钢集团研究院有限公司钒钬资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花617000
2.昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093)
摘要：氯
化胆碱
-
尿素（
ChCl-urea)
低共熔溶剂可很好地溶解某些金属氧化物，为金属氧化物的电化学还
原制备金属单质提供了一条新的途径。系统测定不同温度与
V205
浓度下
ChC'1-urea
低共熔型离子液
体的黏度和电导率。结果表明，
ChCl-urea-V205
溶液的黏度随温度的升高而降低，随
v2o
5浓度的升高
则逐渐增大；电导率随温度的升高而增大，
V205
浓度对溶液电导率有一定影响，但变化范围较小。选择
较高的反应温度与合适的
v2o5
浓度有利于后续
V5+
的还原和钒的提取。
关键词
：氯化胆碱
-
尿素；五氧化二钒
•
，黏度；电导率；温度
中图分类号：TF841. 3 文献标志码：A 文章编号：1007-7545(2021)04-0053-05
Study on Viscosity and Conductivity of ChCl-urea-V205 Solution
RU Juan-jian1,2，HU Xiao-yun2，ZHAO Shi-yu2，BU Jiao-jiao2，
WANG Dao-xiang2，WANG Ding2，FU Zi-bi1
(1. State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization, Pangang
Group Research Institute Co. ,Ltd. ,Panzhihua 617000,Sichuan,China
；
2. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China)
Abstract
：
Choline chloride-urea (ChCl-urea) eutectic solvents can dissolve certain metal oxides, which
provide a new way to prepare elemental metals by electrochemical reduction of metal oxides. Viscosity and
conductivity of ChCl-urea eutectic solvents under different temperature and concentration of V2〇s are
systematically measured. The results show that viscosity of ChCl-urea-V2〇
5
solution drops with increase of
temperature, and rises with increase of concentration of V205. Conductivity rises with increase of
temperature,and concentration of V205 has certain influence on conductivity of solution, but variation
range is small. Choosing a higher reaction temperature and an appropriate concentration of V205 is
conducive to subsequent reduction of V5* ions and extraction of vanadium.
Key words
：
ChCl-urea； V2O
5
; viscosity；conductivity；temperature
低共熔溶剂作为一种物理化学性质比常规离子
制备方法简便、原料价格便宜且易得、以及生态环保
液体更优越的多组分溶剂体系，能通过调整季铵盐
等特性，使其在分离提纯、有机合成、材料制备与电
和氢键供体的种类与比例来改善黏度、电导率、蒸气
化学等方面的应用前景广阔[15]。在电化学方面，某
压等物化性质。此外，由于具备较宽的电化学窗口、
些金属氧化物如二氧化铅、氧化铜、氧化锌等在低共
收稿日期
：
2020-11-23
基金项目：
国家自然科学基金资助项目（
51604136);
钒钛资源综合利用国家重点实验室开放课题（
2019P4FZG02A)
作者简介：
汝娟坚（
1987-),
女，云南建水人，博士，讲
师：通信作者
：王丁（
1987-
〉，男
•
湖南双峰人，博士，副教授
• 54 •
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
2021年第4期
熔溶剂中的溶解度较高[68]，利用这个特点可将一些
金属氧化物中的单质金属分离提取出来，可有效推动
金属表面清洁和冶金等方向的发展。
ChCl
-
urea
低共
熔溶剂相对其他低共熔型离子液体而言，其熔点和黏
度都较小，并且化学性质稳定，在该溶液体系中采用
电化学方法制备出了较多的合金和单质金属
w
。本
文详细探讨了温度、
v
2 〇5浓度对
ChCl
-urea低共熔
溶剂黏度和电导率的影响，为使用
ChCl
-
urea
低共
熔溶剂作为电解质从
v
2
o
5中电沉积制备金属钒提
供理论依据。
大值。采用电感耦合等离子体发射光谱仪分析上层
清液中钒的含量，以此计算
V
205粉末在
ChCl-urea
低共熔溶剂中的溶解度。将
V
205粉末按照不同的
摩尔比加人到
ChCl
-
urea
低共熔溶剂中，恒温353
K
加热，并以500
r
/
min
磁力搅拌72
h
获得无色透亮
溶液，即为
ChCl
-
urea
-
V
205低共熔溶剂，并将其真
空干燥12
h
.密封待用。在温度303〜353
K
内，采
用
SNB
-2型黏度计测定该低共熔溶剂的黏度，并采
用
DDS
-307型电导率仪测定其电导率。
2 结果与讨论
2. 1
温度与
V2Os
浓度对
V2Os-ChCl-urea
低共熔
溶剂黏度的影响
1 ChC卜urea 与 V205-ChCl-urea 的
合成及表征
首先将氯化胆碱和尿素置于真空干燥箱中恒定
V
2()5-
ChCl
-
urea
体系在不同温度和
V
2()5浓度
下的黏度值如表1所示。从表1数据能够看出，当
温度升高时，体系黏度下降比较明显。而相较于
353
K
真空干燥24
h
,然后以1 : 2的摩尔比分别称
取氯化胆碱和尿素在锥形瓶中混合，并在353
K
油浴
环境中恒温加热，待两者共熔成液体后以300
r/min
磁力搅拌1
h
得到无色透亮溶液，真空干燥12
h
，密
封待用。
将
VzOs
粉末过量添加到
ChCl
-
urea
低共熔溶
剂里，油浴环境下恒定以353
K
加热并以300
r/min
磁力搅拌48
h
,以使
V
205溶解达到该条件下的最
表
1
V
2
C
)5浓度，改变温度对溶液黏度大小的影响更加
突出。图1所示为40
mmol/L
V
205-
ChC
卜
urea
体
系的黏度随温度的变化曲线，当温度由308
K
升高
到353
K
时，体系对应的黏度从869. 09
mPa
.
s
减
小到168. 83
mPa
•
s
，说明该溶液体系的黏度对温
度敏感。
不同温度和
V2Os
浓度下
ChCI-urea-V2O
s溶液的黏度
Table 1 Viscosity of ChCl-urea-V2
〇
s solution at different
temperatures and V205 concentrations / (mPa • s)
338 K
108. 39
130. 60
184.88
184. 47
183. 46
215. 35
343 K
98. 22
118.20
171. 06
175. 21
159. 07
195. 65
348 K
91. 48
110. 42
160. 65
173.
88
149. 52
186. 58
353 K
99. 94
112.09
168. 83
197. 43
153.44
194.88
V
2
O
5
浓度以
111111
〇
1
• L_1)
0
20
308 K
486. 62
692. 69
869. 09
866
. 49
313 K
336. 51
475. 06
595. 18
601.
66
648.
68
743. 54
318 K
249. 31
329. 34
411. 65
418. 24
464.92
537. 41
323 K
197. 30
244. 24
309. 87
312.57
339. 44
388.
86
328 K
140. 38
191.05
250. 36
248.45
265. 27
303. 53
333 K
122.80
154.79
207. 61
206. 62
213.26
248.42
40
60
80
100
974. 67
1 167. 65
借助
Arrhenius
公式对黏度数据进行拟合：
式中，
k
为波尔兹曼常数，1.381
X
10_23
J
/
K
;
N
a
为阿伏伽德罗常数，6. 022
X
1023
m
〇
lM
摩尔体积（
L
/
mol
)。
根据
Gas-oriented
模型、
Schottky-vacancy
模
型及适用于高温熔盐黏度的空穴理论，对该低共熔
溶剂体系的黏度变化进行分析可知，体系中的空穴
及离子的体积都关系到％和£,的大小[9]。由于相
比高温熔盐的空穴与离子体积比值，低共熔溶剂体
系的该比值要小，表现为流动性要比高温熔盐更弱，
故黏度更大。
为流体的
In
j^=ln
r
/〇 +
EvIRT
(1)
式中，是黏度
（mPa
•
s
);7^是指前常数；£,是黏
滞活化能（
kJ
/
mol
);：
T
是温度（
K
);
R
是气体常数，
8. 314
J
/(
K
-1 .
mol
-1)。
如图2所示，借助
Ongin
软件对表1中
In
7和
1 /
T
之间的关系进行拟合，得出黏滞活化能约为
35.91
kj
/
mol
。同时，由
Eyring
方程可计算出指前
常数％:
妒=
kNA/V
(2)
2021年第4期
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
• 55 •
9
)
00
8
00
>00
8
7
6
§
时的692.69
mPa
.
s
增大至100
mmol
/
L
时的
1 167. 65
mPa
.
s
。当
V2Q
浓度增大至超过 100
mmol/L
B
寸，观察到溶液呈现出浑浊，黏稠度增大，
V
205继
r
5
00
4
8
3
2
1
00
•
f
E
7
>
S
.
o.
B
E
续进一步溶解的难度加大。产生上述变化的原因可
能是，在
ChCl
-
urea
低共熔溶剂中，
v
2
o
5浓度的大
小会影响溶液组成和离子存在形式。
2. 2
温度与
V2Os
浓度对
L
〇
5-
氯化胆碱-尿素溶
液电导率的影响
o
20
(r-
4050
测定
ChCl
-
Urea
-
V
205体系在不同温度和
V
205
浓度下的电导率值，结果如表2所示。从表2数据
能够看出，电导率大小与温度和
v
2
o
5浓度变化的
关系密切，温度升高则电导率增大，并且电导率的增
大趋势在温度越高时越明显；而增大溶液中
v
2
o
5
的浓度会使得电导率逐渐减小。对比电导率分别随
温度和
v
2
o
5浓度变化时的波动值发现，温度变化
引起的电导率变化更为明显。
为便于直观分析在40 mmol/L
ChCl
-
urea
-
图
1 V2Os-Cha-urea
溶液中黏度和
电导率随温度
7—
乃（
1；=303 K
)的变化
Fig. 1 Viscosity and conductivity of
ChCl-urea-V205 solution varies
with temperature T
一
T
〇
(T
〇
= 303 K)
v
2
o
5溶液中温度变化对电导率大小的影响，根据
表2中数据绘得图1。由图1可见，当温度从308 K
升至353 K时，电导率对应从0. 717 S/m增加到
6.02S/m。根据011八?^等[如的报道，较高的温度
环境下，离子间的相互作用较低温时要弱，溶液的黏
度值小，从而溶液中的离子运动阻力减小，迁移速率
更快。
与有关离子液体和低共熔溶剂的研究结
果#⑷相同，本文
ChCl
-
urea
-
V
205体系的电导率与
图
2 lnn-T
"1关系曲线
Curve of In
温度的关系呈非线性。表明
ChCl
-
urea
低共熔溶剂
与其它多数的低共熔溶剂相类似，是玻璃化液体的
存在形式。故可采用如式（3)所示的
Kohlraush
经
验公式对
v
2
o
5-
chci
-urea溶液中温度和电导率的
数值关系进行拟合。
Fig. 2
该体系黏度值随
v
2
os
浓度的变化情况如表1
所示。当体系温度为308
K
时，黏度由20
mmo
丨
/L
表
2
不同温度和
V2Os
浓度下
ChCI-urea-V2O
s溶液的电导率
Table 2
V
2
O
5
浓度
/(mmol • L_1)
0
20
Conductivity of ChCl-urea-V2Os solution at different
temperatures and V2Os concentrations /(S • m—1}
338 K
5. 71
4. 24
3. 90
4. 01
3. 92
4. 04
343 K
6
. 76
308 K
1. 332
0. 830
0. 717
0. 742
0. 744
0. 705
313 K
1
. 81
1
. 182
318 K
2.44
1.628
1.437
1.486
1.500
1.012
323 K
3.09
2. 19
1. 962
2
.
02
2
.
02
328 K
3. 89
2. 77
2. 52
2. 57
2. 58
2
. 60
333 K
4. 80
3. 48
3. 22
3. 27
3. 26
3. 31
348 K
7. 52
5. 73
5. 39
5. 50
5. 34
5. 59
353 K
8
. 07
5. 02
4. 69
4. 81
4.
68
4. 89
5. 84
6
.
02
40
60
80
100
1.032
1.076
1.083
1.043
4. 74
4. 55
6
. 17
1. 904
/c
= /
c
„[
l
+
A
(
T
-
T
〇
)+B
(
T
-
T
〇)2]
式中，
/c
是电导率(
S
/
m);：T
是温度是
(3)
7；=
借助
Origin
软件对数据点拟合后的结果如图1
所示，并可得电导率和温度之间的关系如式（4)所
示。通过最小二乘法可计算其相关系数为0. 99
，
由303
K
时的电导率(
S
/
m);A
和
JS
均是温度系数。
• 56 •
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)2021年第4期
此表明式（4)和试验值相符。
/c=0. 208 2[1 +0. 363 6 (了一 了。）+3. 881 X
10"3(T-T„)2] (4)
由表2数据可知，当体系温度为343 K时，
ChCl-urea-V205 体系电导率从 V205 浓度 20 mmol/L
时的5. 02 S/m逐渐降低到100 _ol/L时的4. 89 S/m,
表明
v
2
o
5浓度对电导率存在某种作用关系。王喜
然等[15]在其研究中提到溶液的电导率可用式（5)
表:
式中，
k
为电导率(S/m) ;e为电子电量，1.602 2X
10_19 C;F为法拉第常数，96 485 C/mol; U, |为带
电体所带电荷数；
f
,为带电体摩尔浓度（mol/m3);I?
为溶液黏度
（Pa
• 为带电体半径（m)。
根据式（5)可知，带电体的类型、半径大小、荷电
数以及介质的黏度等均对电导率有影响。从表2数
据可看出，
v
2
o
5浓度波动对溶液电导率的影响变
化并不大，但是溶液中
v
2
o
5浓度较高时有利于
V
5+离子的还原和钒的提取。综上，为提高在
ChCl
-
urea
-
V
205溶液中以电沉积法提取钒的电流效
率，应控制反应温度略高、并选择适中的
v
2
o
5浓度。
3 结论
1) 在ChCl-urea-V205溶液体系里，提高反
度黏度随之降低，但电导率随之增大；升高
V
205浓
度使得黏度增大，而电导率随之减小。电导率与温
度的关系为：
/
c
= 0.208 2[1 + 0.363 6 (
T
-
T
〇) + 3. 881
X
10~3(
T
-
T
〇)2]
2) 在ChCl-urea-V2 05溶液后续电沉积提取
试验中，可通过在较高温度下选用适中的
v
2
o
5浓
度体系来促进
V
5+离子的还原，增大提钒反应的电
流效率。
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2024年3月23日发(作者：翁嘉悦)
2021年第4期
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
• 53 •
doi
：10. 3969/
j
.
issn
. 1007-7545. 2021. 04. 009
氯化胆碱-尿素-
v
2
o
5溶液黏度和电导率的研究
汝娟坚U2，胡肖云2，赵诗雨2，卜骄骄2，王道祥2，王丁2，付自碧1
(1.攀钢集团研究院有限公司钒钬资源综合利用国家重点实验室，四川攀枝花617000
2.昆明理工大学冶金与能源工程学院，昆明650093)
摘要：氯
化胆碱
-
尿素（
ChCl-urea)
低共熔溶剂可很好地溶解某些金属氧化物，为金属氧化物的电化学还
原制备金属单质提供了一条新的途径。系统测定不同温度与
V205
浓度下
ChC'1-urea
低共熔型离子液
体的黏度和电导率。结果表明，
ChCl-urea-V205
溶液的黏度随温度的升高而降低，随
v2o
5浓度的升高
则逐渐增大；电导率随温度的升高而增大，
V205
浓度对溶液电导率有一定影响，但变化范围较小。选择
较高的反应温度与合适的
v2o5
浓度有利于后续
V5+
的还原和钒的提取。
关键词
：氯化胆碱
-
尿素；五氧化二钒
•
，黏度；电导率；温度
中图分类号：TF841. 3 文献标志码：A 文章编号：1007-7545(2021)04-0053-05
Study on Viscosity and Conductivity of ChCl-urea-V205 Solution
RU Juan-jian1,2，HU Xiao-yun2，ZHAO Shi-yu2，BU Jiao-jiao2，
WANG Dao-xiang2，WANG Ding2，FU Zi-bi1
(1. State Key Laboratory of Vanadium and Titanium Resources Comprehensive Utilization, Pangang
Group Research Institute Co. ,Ltd. ,Panzhihua 617000,Sichuan,China
；
2. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650093,China)
Abstract
：
Choline chloride-urea (ChCl-urea) eutectic solvents can dissolve certain metal oxides, which
provide a new way to prepare elemental metals by electrochemical reduction of metal oxides. Viscosity and
conductivity of ChCl-urea eutectic solvents under different temperature and concentration of V2〇s are
systematically measured. The results show that viscosity of ChCl-urea-V2〇
5
solution drops with increase of
temperature, and rises with increase of concentration of V205. Conductivity rises with increase of
temperature,and concentration of V205 has certain influence on conductivity of solution, but variation
range is small. Choosing a higher reaction temperature and an appropriate concentration of V205 is
conducive to subsequent reduction of V5* ions and extraction of vanadium.
Key words
：
ChCl-urea； V2O
5
; viscosity；conductivity；temperature
低共熔溶剂作为一种物理化学性质比常规离子
制备方法简便、原料价格便宜且易得、以及生态环保
液体更优越的多组分溶剂体系，能通过调整季铵盐
等特性，使其在分离提纯、有机合成、材料制备与电
和氢键供体的种类与比例来改善黏度、电导率、蒸气
化学等方面的应用前景广阔[15]。在电化学方面，某
压等物化性质。此外，由于具备较宽的电化学窗口、
些金属氧化物如二氧化铅、氧化铜、氧化锌等在低共
收稿日期
：
2020-11-23
基金项目：
国家自然科学基金资助项目（
51604136);
钒钛资源综合利用国家重点实验室开放课题（
2019P4FZG02A)
作者简介：
汝娟坚（
1987-),
女，云南建水人，博士，讲
师：通信作者
：王丁（
1987-
〉，男
•
湖南双峰人，博士，副教授
• 54 •
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
2021年第4期
熔溶剂中的溶解度较高[68]，利用这个特点可将一些
金属氧化物中的单质金属分离提取出来，可有效推动
金属表面清洁和冶金等方向的发展。
ChCl
-
urea
低共
熔溶剂相对其他低共熔型离子液体而言，其熔点和黏
度都较小，并且化学性质稳定，在该溶液体系中采用
电化学方法制备出了较多的合金和单质金属
w
。本
文详细探讨了温度、
v
2 〇5浓度对
ChCl
-urea低共熔
溶剂黏度和电导率的影响，为使用
ChCl
-
urea
低共
熔溶剂作为电解质从
v
2
o
5中电沉积制备金属钒提
供理论依据。
大值。采用电感耦合等离子体发射光谱仪分析上层
清液中钒的含量，以此计算
V
205粉末在
ChCl-urea
低共熔溶剂中的溶解度。将
V
205粉末按照不同的
摩尔比加人到
ChCl
-
urea
低共熔溶剂中，恒温353
K
加热，并以500
r
/
min
磁力搅拌72
h
获得无色透亮
溶液，即为
ChCl
-
urea
-
V
205低共熔溶剂，并将其真
空干燥12
h
.密封待用。在温度303〜353
K
内，采
用
SNB
-2型黏度计测定该低共熔溶剂的黏度，并采
用
DDS
-307型电导率仪测定其电导率。
2 结果与讨论
2. 1
温度与
V2Os
浓度对
V2Os-ChCl-urea
低共熔
溶剂黏度的影响
1 ChC卜urea 与 V205-ChCl-urea 的
合成及表征
首先将氯化胆碱和尿素置于真空干燥箱中恒定
V
2()5-
ChCl
-
urea
体系在不同温度和
V
2()5浓度
下的黏度值如表1所示。从表1数据能够看出，当
温度升高时，体系黏度下降比较明显。而相较于
353
K
真空干燥24
h
,然后以1 : 2的摩尔比分别称
取氯化胆碱和尿素在锥形瓶中混合，并在353
K
油浴
环境中恒温加热，待两者共熔成液体后以300
r/min
磁力搅拌1
h
得到无色透亮溶液，真空干燥12
h
，密
封待用。
将
VzOs
粉末过量添加到
ChCl
-
urea
低共熔溶
剂里，油浴环境下恒定以353
K
加热并以300
r/min
磁力搅拌48
h
,以使
V
205溶解达到该条件下的最
表
1
V
2
C
)5浓度，改变温度对溶液黏度大小的影响更加
突出。图1所示为40
mmol/L
V
205-
ChC
卜
urea
体
系的黏度随温度的变化曲线，当温度由308
K
升高
到353
K
时，体系对应的黏度从869. 09
mPa
.
s
减
小到168. 83
mPa
•
s
，说明该溶液体系的黏度对温
度敏感。
不同温度和
V2Os
浓度下
ChCI-urea-V2O
s溶液的黏度
Table 1 Viscosity of ChCl-urea-V2
〇
s solution at different
temperatures and V205 concentrations / (mPa • s)
338 K
108. 39
130. 60
184.88
184. 47
183. 46
215. 35
343 K
98. 22
118.20
171. 06
175. 21
159. 07
195. 65
348 K
91. 48
110. 42
160. 65
173.
88
149. 52
186. 58
353 K
99. 94
112.09
168. 83
197. 43
153.44
194.88
V
2
O
5
浓度以
111111
〇
1
• L_1)
0
20
308 K
486. 62
692. 69
869. 09
866
. 49
313 K
336. 51
475. 06
595. 18
601.
66
648.
68
743. 54
318 K
249. 31
329. 34
411. 65
418. 24
464.92
537. 41
323 K
197. 30
244. 24
309. 87
312.57
339. 44
388.
86
328 K
140. 38
191.05
250. 36
248.45
265. 27
303. 53
333 K
122.80
154.79
207. 61
206. 62
213.26
248.42
40
60
80
100
974. 67
1 167. 65
借助
Arrhenius
公式对黏度数据进行拟合：
式中，
k
为波尔兹曼常数，1.381
X
10_23
J
/
K
;
N
a
为阿伏伽德罗常数，6. 022
X
1023
m
〇
lM
摩尔体积（
L
/
mol
)。
根据
Gas-oriented
模型、
Schottky-vacancy
模
型及适用于高温熔盐黏度的空穴理论，对该低共熔
溶剂体系的黏度变化进行分析可知，体系中的空穴
及离子的体积都关系到％和£,的大小[9]。由于相
比高温熔盐的空穴与离子体积比值，低共熔溶剂体
系的该比值要小，表现为流动性要比高温熔盐更弱，
故黏度更大。
为流体的
In
j^=ln
r
/〇 +
EvIRT
(1)
式中，是黏度
（mPa
•
s
);7^是指前常数；£,是黏
滞活化能（
kJ
/
mol
);：
T
是温度（
K
);
R
是气体常数，
8. 314
J
/(
K
-1 .
mol
-1)。
如图2所示，借助
Ongin
软件对表1中
In
7和
1 /
T
之间的关系进行拟合，得出黏滞活化能约为
35.91
kj
/
mol
。同时，由
Eyring
方程可计算出指前
常数％:
妒=
kNA/V
(2)
2021年第4期
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)
• 55 •
9
)
00
8
00
>00
8
7
6
§
时的692.69
mPa
.
s
增大至100
mmol
/
L
时的
1 167. 65
mPa
.
s
。当
V2Q
浓度增大至超过 100
mmol/L
B
寸，观察到溶液呈现出浑浊，黏稠度增大，
V
205继
r
5
00
4
8
3
2
1
00
•
f
E
7
>
S
.
o.
B
E
续进一步溶解的难度加大。产生上述变化的原因可
能是，在
ChCl
-
urea
低共熔溶剂中，
v
2
o
5浓度的大
小会影响溶液组成和离子存在形式。
2. 2
温度与
V2Os
浓度对
L
〇
5-
氯化胆碱-尿素溶
液电导率的影响
o
20
(r-
4050
测定
ChCl
-
Urea
-
V
205体系在不同温度和
V
205
浓度下的电导率值，结果如表2所示。从表2数据
能够看出，电导率大小与温度和
v
2
o
5浓度变化的
关系密切，温度升高则电导率增大，并且电导率的增
大趋势在温度越高时越明显；而增大溶液中
v
2
o
5
的浓度会使得电导率逐渐减小。对比电导率分别随
温度和
v
2
o
5浓度变化时的波动值发现，温度变化
引起的电导率变化更为明显。
为便于直观分析在40 mmol/L
ChCl
-
urea
-
图
1 V2Os-Cha-urea
溶液中黏度和
电导率随温度
7—
乃（
1；=303 K
)的变化
Fig. 1 Viscosity and conductivity of
ChCl-urea-V205 solution varies
with temperature T
一
T
〇
(T
〇
= 303 K)
v
2
o
5溶液中温度变化对电导率大小的影响，根据
表2中数据绘得图1。由图1可见，当温度从308 K
升至353 K时，电导率对应从0. 717 S/m增加到
6.02S/m。根据011八?^等[如的报道，较高的温度
环境下，离子间的相互作用较低温时要弱，溶液的黏
度值小，从而溶液中的离子运动阻力减小，迁移速率
更快。
与有关离子液体和低共熔溶剂的研究结
果#⑷相同，本文
ChCl
-
urea
-
V
205体系的电导率与
图
2 lnn-T
"1关系曲线
Curve of In
温度的关系呈非线性。表明
ChCl
-
urea
低共熔溶剂
与其它多数的低共熔溶剂相类似，是玻璃化液体的
存在形式。故可采用如式（3)所示的
Kohlraush
经
验公式对
v
2
o
5-
chci
-urea溶液中温度和电导率的
数值关系进行拟合。
Fig. 2
该体系黏度值随
v
2
os
浓度的变化情况如表1
所示。当体系温度为308
K
时，黏度由20
mmo
丨
/L
表
2
不同温度和
V2Os
浓度下
ChCI-urea-V2O
s溶液的电导率
Table 2
V
2
O
5
浓度
/(mmol • L_1)
0
20
Conductivity of ChCl-urea-V2Os solution at different
temperatures and V2Os concentrations /(S • m—1}
338 K
5. 71
4. 24
3. 90
4. 01
3. 92
4. 04
343 K
6
. 76
308 K
1. 332
0. 830
0. 717
0. 742
0. 744
0. 705
313 K
1
. 81
1
. 182
318 K
2.44
1.628
1.437
1.486
1.500
1.012
323 K
3.09
2. 19
1. 962
2
.
02
2
.
02
328 K
3. 89
2. 77
2. 52
2. 57
2. 58
2
. 60
333 K
4. 80
3. 48
3. 22
3. 27
3. 26
3. 31
348 K
7. 52
5. 73
5. 39
5. 50
5. 34
5. 59
353 K
8
. 07
5. 02
4. 69
4. 81
4.
68
4. 89
5. 84
6
.
02
40
60
80
100
1.032
1.076
1.083
1.043
4. 74
4. 55
6
. 17
1. 904
/c
= /
c
„[
l
+
A
(
T
-
T
〇
)+B
(
T
-
T
〇)2]
式中，
/c
是电导率(
S
/
m);：T
是温度是
(3)
7；=
借助
Origin
软件对数据点拟合后的结果如图1
所示，并可得电导率和温度之间的关系如式（4)所
示。通过最小二乘法可计算其相关系数为0. 99
，
由303
K
时的电导率(
S
/
m);A
和
JS
均是温度系数。
• 56 •
有色金属（冶炼部分）（ysyl. bgrimm. cn)2021年第4期
此表明式（4)和试验值相符。
/c=0. 208 2[1 +0. 363 6 (了一 了。）+3. 881 X
10"3(T-T„)2] (4)
由表2数据可知，当体系温度为343 K时，
ChCl-urea-V205 体系电导率从 V205 浓度 20 mmol/L
时的5. 02 S/m逐渐降低到100 _ol/L时的4. 89 S/m,
表明
v
2
o
5浓度对电导率存在某种作用关系。王喜
然等[15]在其研究中提到溶液的电导率可用式（5)
表:
式中，
k
为电导率(S/m) ;e为电子电量，1.602 2X
10_19 C;F为法拉第常数，96 485 C/mol; U, |为带
电体所带电荷数；
f
,为带电体摩尔浓度（mol/m3);I?
为溶液黏度
（Pa
• 为带电体半径（m)。
根据式（5)可知，带电体的类型、半径大小、荷电
数以及介质的黏度等均对电导率有影响。从表2数
据可看出，
v
2
o
5浓度波动对溶液电导率的影响变
化并不大，但是溶液中
v
2
o
5浓度较高时有利于
V
5+离子的还原和钒的提取。综上，为提高在
ChCl
-
urea
-
V
205溶液中以电沉积法提取钒的电流效
率，应控制反应温度略高、并选择适中的
v
2
o
5浓度。
3 结论
1) 在ChCl-urea-V205溶液体系里，提高反
度黏度随之降低，但电导率随之增大；升高
V
205浓
度使得黏度增大，而电导率随之减小。电导率与温
度的关系为：
/
c
= 0.208 2[1 + 0.363 6 (
T
-
T
〇) + 3. 881
X
10~3(
T
-
T
〇)2]
2) 在ChCl-urea-V2 05溶液后续电沉积提取
试验中，可通过在较高温度下选用适中的
v
2
o
5浓
度体系来促进
V
5+离子的还原，增大提钒反应的电
流效率。
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