鈉作為一種廣泛存在地殼中基本原料，在地 殼中鈉的含量為 2. 83% ，具有密度小、熔點低、 沸點高、化學性質活潑和導電導熱性能好的等特 性。金屬工業鈉已被成功地應用于許多工業領域， 比如在冶金工業中常作為還原劑用于制取鈦、鋯 和鉭等金屬; 在鑄造業作為變質劑，使得合金晶 體變為細小的纖維結構，從而提高合金強度和塑 性等等其他工業方面。雖然工業鈉的用途十分 廣泛而且重要，但是由于工業鈉含有大量的非金 屬以及金屬雜質，在一些特殊的場合會嚴重影響 產品質量甚至安全。因此高純鈉在工業中的一些 場合起著不可或缺的重要作用。在能源工業可用 于制備鈉硫二次電池負極材料，鈉硫電池作為目 前市場主流的大規模儲能系統，其優越性得到同 行業的高度認可。

1 提純金屬鈉的制備方法

目前，國內外對金屬鈉的提純主要分為化學 處理法、物理處理法與固體電解質電解法。

1. 1 化學處理法

化學處理法是指利用金屬鈉中的雜質的化學 性質，添加相應的化學添加劑使得與雜質產生氧 化還原等一系列的化學反應生成高沸點的鹽或氧 化物，使得雜質從金屬鈉中分離出來從而達到提 純的目的，這種方法比較適用于金屬鈉中不易使 用蒸餾法去除的雜質。目前常用的對于金屬鈉中 的鈣，可以通過添加 NaO2、水蒸氣等與之反應生 成 CaO 或 Ca ( OH) 2 等顆粒雜質去除) ; MSSA 公司 P·夫拉啻爾在靜止的混合器（其林貝爾旋渦混合器VORTEX-5）中液態鈉與惰性 氣體接觸在溫度等于或者高于 150℃ 時利用惰性氣 體中所含的微量水蒸汽對鈣進行氧化生成氫氧化 鈣從而去除雜質; 邢朝青通過把工業級金屬鈉和 過氧化鈉在反應器中混合均勻，然后將溫度控制 在 300℃ ～ 350℃ 之間，在不斷攪拌的條件下充分 反應 15 ～ 30h，使鈉中的鈣雜質生成氧化鈣，從而 去除雜質，提純金屬鈉。

1. 2 物理處理法

物理處理法包含了電解法、冷肼法、過濾法、 蒸餾法等其他組合的方法。

1. 2. 1 冷肼法

冷肼法的原理是通過不同的物質的溶解度會 隨著溫度的變化而不同。金屬鈉提純中可以通過加熱待提純的金屬鈉，當高溫的金屬鈉流過有金 屬網填充的冷阱時，由于溫度突降雜質的溶解度 呈指數下降，從而使金屬鈉中的雜質析出并沉積 在金屬網上，達到去除雜質的目的。

1. 2. 2 過濾法

這種方法是在金屬鈉在熔融的狀態下通過使 用金屬網或者陶瓷膜來過濾金屬鈉中的一些固態 的化合物以及一些顆粒狀的機械雜質。比如金屬 鈉與空氣發生反應產生的雜質以及在處理金屬鈉 工具上面的雜質等等。此種方法的提純方法一般 只能達到 99. 5% 的純度。

1. 2. 3 真空蒸餾法

真空蒸餾法它是利用不同元素間的沸點差異 和蒸汽壓的差異，在一定的溫度和真空度條件下， 使的主體金屬與雜質金屬分離從而達到提純的目的。對于金屬鈉來說，在 700℃的情況下常用金 屬除了鉀和鎘的飽和蒸汽壓相接近以外，其他的 差異較大，因此可以利用此方法控制好真空蒸 餾的條件得到純度較高的金屬鈉。

1. 3 固體電解質電解法

固體電解質電解法是利用 Na － β － Al2O3功能 型陶瓷固體電解質作為兩極之間的隔膜，此種陶 瓷電解質具有只允許鈉離子在其中自由的遷移而 其他的離子則很難或者不能在其中遷移的特殊特 性。此種方法是將待提純的熔融工業鈉或者鈉的 化合物 ( 比如 NaOH、NaCl 等) 為原料進行電解， 在直流電場作用下鈉離子通過 Na － β － Al2O3陶瓷 電解質遷移至陰極，在陰極重新獲得電子被重新 還原成為金屬鈉。由于陶瓷電解質的特殊性， 在陰極的得到的金屬鈉的純度非常高，基本能達 到 99. 99% 。電解工業鈉與鈉的化合物相比，因直 接電解工業鈉過程中無氧氣、水汽或氯氣等釋放， 工作溫度也可更低，工藝工程更經濟且安全系數 更高。下文對我們以固體電解質電解法在工業鈉 提純方面的實驗工作進一步闡釋。

2 工業鈉電解提純高純鈉的研究

由于鈉和其它元素 ( 雜質) 的氧化還原電位、 實際分解電壓、離子半徑以及它們在 Na － β － Al2O3 陶瓷晶格中的遷移特性不同，控制一定的條件，除鈉離子可以順利地通過隔膜到達陰極區外，其 它的金屬和非金屬元素都難以通過，特別是非金 屬元素如: O、C、H、S、C I、P、N、Si 等都不 可能通過 ( 值得注意的是其中 O、C、H、Si 等正 是用于核反應堆和稀有金屬冶煉的金屬鈉中最有 害的雜質1。因此利用電解工業鈉的方法能提純 得到很高純度的金屬鈉，應用在一些特殊要求的 場合。基于此我們對電解工業鈉提純的方法做了 一些實驗研究。實驗裝置示意圖如圖 2。

3 結語

綜上所述，幾種常用的提純金屬鈉的方法， 都能獲得純度較高的高純鈉。利用化學處理法可 以將鈉中不易蒸餾分開的雜質通過化學反應轉化 為高沸點的鹽或氧化物，進而達到提純。但是在 加入化學試劑的同時也引入其他的化學元素的雜 質。過濾法只能過濾一些顆粒狀的雜質，而且工 藝比較復雜，生產周期較長。冷阱法能耗低、處 理雜質的速度快，但是工藝流程比較長，需要冷 卻—析出—過濾—加熱等過程。真空蒸餾法流程 短、提純純度高而且雜質金屬可以回收，但是提 純工藝比較復雜，設備要求高。電解提純的方法 設備簡單，工藝流程短，能耗也比較小，提純的 技術鈉純度很高。因此在各種工業生產高純鈉的 方法中，利用工業鈉進行電解提純生產高質量的 高純鈉將會有比較好的發展前景，是一個重要的 發展方向。