이온 교환법은 편텅스텐산암모늄(AMT)을 제조하는 고전적인 방법으로, 산업 생산에 널리 사용됩니다. 이 방법의 핵심은 양이온 교환 수지를 사용하여 텅스텐산염 용액에서 나트륨 이온이나 암모늄 이온을 수소 이온으로 교환하여 최종적으로 AMT를 생성하는 것입니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다.
- 원료 용해: 암모늄 파텅스텐산(APT) 또는 텅스텐산 나트륨을 물에 용해하여 텅스텐산염 용액을 만듭니다. APT를 사용할 경우, 용해성이 낮기 때문에 일반적으로 소량의 암모니아수(NH₃·H₂O)를 추가하여 용해를 돕습니다.
- 이온 교환: 용액을 강산형 양이온 교환 수지가 채워진 칼럼(예: H⁺형 수지)을 통과시킵니다. 수지는 용액에서 NH₄⁺ 또는 Na⁺를 흡착하고 H⁺를 방출하여 텅스텐산 이온(WO₄²⁻)을 다텅스텐산 형태로 변환시킵니다.
- 농축 및 결정화: 용액의 pH를 조절(일반적으로 2-4로 제어)하고, 가열하여 농축한 후, 냉각시켜 AMT 결정이 침전되게 합니다.
- 분리 및 건조: 여과 또는 원심 분리를 통해 결정을 분리한 후, 건조하여 최종 제품을 얻습니다.
이 방법의 장점은 높은 순도를 얻을 수 있고, 나트륨(Na), 몰리브덴(Mo) 등의 불순물 함량이 적어 고품질 AMT 제조에 적합하다는 점입니다. 단점은 수지 재생을 위해 산세척이 필요하여 폐액 처리 비용이 증가하는 점입니다. 산업에서는 순도 요구가 엄격한 촉매 등급의 AMT 제조에 이온 교환법이 자주 사용됩니다.
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