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氢氧化铁广泛应用于哪些领域?

发布日期:2020/10/22 21:04:06

【背景及概述】[1][2]

铁属于第Ⅷ副族的铁磁金属。氢氧化铁亦称水合氧化铁,化学式Fe(OH)3,深棕色絮状沉淀,相对密度为3.4~3.9,加热时逐渐分解而成氧化铁。具有两性,但其碱性强于酸性,新制得的氢氧化铁易溶于无机酸和有机酸,亦可溶于热浓碱。在酸中的溶解度随制品制成的时间长短而异,放置若干时间后则难溶解。不溶于水和乙醇。极强氧化剂,如次氯酸钠、在碱性介质中,能将新制的氢氧化铁氧化成+Ⅵ氧化态的高铁酸钠Na2FeO4。氢氧化铁可用来制颜料、药物,也可用来做砷的解毒药等。由可溶性Fe(Ⅲ)盐溶液加氨水沉淀来制取氢氧化铁。

氢氧化铁是一种非晶态物质,可用来制颜料、药物、净水剂,也可用于做砷的解毒剂。氧化铁(三氧化二铁)为红棕色粉末,工业上称为氧化铁红,用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色,是无机颜料,在涂料工业中用作防锈颜料。也用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂,塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂,精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。因其广泛应用,研究和开发纯度高、工艺简单、环境友好的氢氧化铁生产方法具有重要现实意义和广阔的发展前景。

【应用[1][3]

氢氧化铁是胶状沉淀,表面吸附性强,特别是新鲜沉淀更有优异的吸附性能,有广泛的应用:

1)用作砷的解毒剂。

2)在湿法冶金工业中用于净化溶液中某些杂质阳离子。

3)用来共沉淀吸附富集痕量元素,分离微量杂质。例如由海水中分离铀和去除海水中的微量成分,一般都用水合氧化铁。在含有200微克铀的100 毫升海水中,加入含铁3毫克以上的水合氧化铁,控制pH 5~6即可100%吸附铀。控制pH 也能去除海水中微量成分。pH 6以下,能共沉析出V、Mo、Sn、As、Be、B等元素;pH6 以上能共沉析出Cu、Zn、Cd、Hg、Cr、Mn、Pb、Bi、Se、Pt等元素。使用水合氧化铁还能选择吸附某些金属离子,以与其他离子分离。例如,在 pH 10时能共沉Ba与溶液中Cs分离,共沉 Be与溶液中Li分离等。

4)制备高纯试剂。例如基准试剂NaCl的生产中,采用水合氧化铁共沉Al、Si微量杂质。在普通试剂生产中,常控制pH,使铁(Ⅲ)离子水解生成水合氧化铁沉淀而去除杂质铁。水合氧化铁用作颜料,称为人造铁丹颜料。其中最重要的有Fe2O3· H2O,可作黄色颜料,它具有非常明亮而纯净的赭黄色,并带有从柠檬黄至桔红的色调。温度高于150~200℃时,黄色水合氧化铁脱水而转变为红色氧化铁。

5)水合氧化铁还可用作醛反应的催化剂。

6)制备共沉淀氢氧化铁酸奶,该方法利用 共沉淀法制备出符合要求的共沉淀氢氧化铁,再将该共沉淀氢氧化铁作为强化剂加入,制作 铁强化酸奶。本方中涉及到的共沉淀氢氧化铁具有粒子粒径小(粒径小于100nm,为纳米粒)、在酸中易溶解、机体内易吸收、制备简单、成本低、安全、对产品感官性质影响小等特点; 加入到酸奶中能够弥补普通酸奶中铁元素含量不足的问题,同时程度的保证了酸奶的原 有风味和口感。

【制备】[4][5]

1. 湿法:将一定量的5%硫酸亚铁 溶液迅速与过量氢氧化钠溶液反应(要求碱过量),在常温下通入空气,使之全部变为红棕 色的氢氧化铁胶体溶液,作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体,以硫酸亚铁为介质,通入空气,在75~85℃,金属铁存在条件下,硫酸亚铁与空气中氧气作用生成三氧化二铁 (即铁红)沉积在晶核上,溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁,硫酸亚铁再 被空气氧化成铁红继续沉积,这样循环至整个过程结束,生成红色氧化铁。

2. 干法:硝酸与铁屑反应生成硝酸亚铁,经冷却结晶、脱水干燥、研磨后,在600~700℃煅烧8~10h,再经 水洗、干燥、粉碎制得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料,经600~700℃煅烧制得氧化铁红。

3. 一种氯化铁电转化直接制备氢氧化铁或氧化铁的方法,按照以下步骤进行:

步骤1:对氯化铁水溶液进行电解,电解的工艺为:10℃≤温度<100℃,电解的电压 ≥2.2V;

步骤2:控制阳离子膜电解槽中阴极室电解液的pH值为8~12,使阳离子膜电解槽阴极室内直接生成氢氧化铁;

步骤3:对阳离子膜电解槽的阴极室进行搅拌,阴极室电解液和氢氧化铁定向流动,通过过滤装置进行过滤,固液分离,得到氢氧化铁和滤液,滤液循环返回至阴极室作为 阴极室电解液;阳极室溶液连续抽出,经调节浓度后返回阳极室;收集阳极气体获得副产品氯气,收集阴极气体获得副产品氢气;

步骤4:将氢氧化铁烘干,得到氢氧化铁产品。

4.一种含铁含锌的污泥提取铁并制备氢氧化铁的方法,包括以下步骤:

步骤1,溶解及过滤向含铁含锌的污泥中加入盐酸,使含铁含锌的污泥充分溶解;在12℃~35℃条件 下,向其内加入碱液,调节pH值为4-7,将污泥溶液均匀搅拌后,静置300min~500min后过滤 得到含锌含铁溶液,含锌含铁溶液中含有氢氧化亚铁。所述盐酸的质量百分数浓度为7%~35%,按固液比,盐酸:含铁含锌的污泥为0.5~4:1。

步骤2,低温氧化将氧化性气体通入步骤1得到的含锌含铁溶液中,使其部分的Fe2+被氧化成Fe3+,氧化时间为6-7h,溶液呈现黄褐色,则氧化充分完成。

步骤3,过滤分离铁和锌将步骤2氧化后的含锌含铁溶液进行过滤,得到滤饼和含锌的溶液,所述滤饼为氢 氧化铁胶体。

步骤4,制备氢氧化铁将步骤3得到的滤饼洗涤后,得到高纯度的氢氧化铁。

【主要参考资料】

[1] 科学技术社会辞典·化学

[2] 中国中学教学百科全书·化学卷

[3] 李诚;洪南华;全海慧;石惠民;付刚. 制备共沉淀氢氧化铁酸奶的方法. CN201210163380.1,申请日2012-05-23

[4] 张廷安;豆志河;刘燕;潘喜娟;吕国志;赵秋月;牛丽萍;傅大学;张伟光. 一种氯化铁电转化直接制备氢氧化铁或氧化铁的方法. CN201710324343.7,申请日2017-05-10

[5] 高波;徐宁;胡成龙;王艺璇;邢鹏飞;娄太平. 一种含铁含锌的污泥提取铁并制备氢氧化铁的方法CN201711364389.8,申请日2017-12-18

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