高純氧化鐵紅的快速制備

邸萬山

摘 要：用過氧化氫將Fe2+離子氧化為Fe3+離子。在酸性溶液中用甲基異丁基甲酮（MIBK）為萃取劑萃取鐵Fe3+，雜質(zhì)離子留在水相中，鐵離子得到凈化。在反萃后的溶液中，用二乙基二硫代氨基甲酸銨沉淀Fe3+離子。在氨水作用下二乙基二硫代氨基甲酸鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，煅燒后生成為氧化鐵紅。同時(shí)，萃取劑甲基異丁基甲酮和二乙基二硫代氨基甲酸銨回收循環(huán)利用。

關(guān)鍵詞：二乙基二硫代氨基甲酸銨 ?甲基異丁基甲酮 ?氧化鐵紅

中圖分類號：TQ138.1 ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）10（c）-0113-02

氧化鐵紅在工業(yè)中可用作為防銹顏料、鐵紅色的著色顏料、涂飾粉刷著色劑;制造鐵氧體元件的重要原料以及塑料、石棉、漆布、人造革、皮革涂飾劑等用作著色劑和填充劑。是一種用途廣泛的化工原料[1]。合成產(chǎn)品已占總產(chǎn)量的80%以上。氧化鐵紅是僅次于鈦白的第二大無機(jī)顏料，也是第一大彩色無機(jī)顏料[3]。制備氧化鐵紅的方法很多，按照反應(yīng)物料的狀態(tài)分類，可以分為干法和濕法兩大類。傳統(tǒng)氧化鐵紅的制備反應(yīng)時(shí)間長、帶入雜質(zhì)，鍛燒后的氧化鐵紅純度不高，只能作為低檔產(chǎn)品使用。

該試驗(yàn)探討使用以甲基異丁基甲酮為萃取劑凈化硫酸亞鐵。以二乙基二硫代氨基甲酸銨為Fe3+沉淀劑制備二乙基二硫代氨基甲酸鐵。二乙基二硫代氨基甲酸鐵在氨水和硫酸銨作用下制備氫氧化鐵，煅燒分解為高純氧化鐵紅。這種氧化鐵紅的制備方法較其他方法具有反應(yīng)時(shí)間短、產(chǎn)品純度高、操作簡單等特點(diǎn)。制備的氧化鐵紅產(chǎn)品達(dá)到國家一級品的標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程如圖1所示。

1 材料與方法

1.1 原料與試劑

原料：工業(yè)七水硫酸亞鐵（FeSO4·7H2O）。

試劑：所用化學(xué)試劑均為分析純試劑。

1.2 儀器與設(shè)備

反應(yīng)容器、攪拌器、加熱器、酸度計(jì)、過濾裝置、分液漏斗等。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 鐵（Ⅱ）氧化鐵（Ш）

取一定量的工業(yè)七水硫酸亞鐵試樣置于4 mol/L的鹽酸溶液中攪拌溶解，加入適量的H2O2，F(xiàn)e2+全部氧化成Fe3+。化學(xué)反應(yīng)方程式如下：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

1.3.2 凈化試樣

萃?。涸诩尤胙趸瘎┑暮笕芤褐屑尤胍欢康妮腿┘谆惗』淄∕IBK），劇烈攪拌溶液，靜止分層。水相中的Fe3+被甲基異丁基甲酮（MIBK）萃取轉(zhuǎn)移至有機(jī)相中，反復(fù)萃取3次。合并有機(jī)相溶液。

反萃：將萃取后的甲基異丁基甲酮（MIBK）溶液置于高純水中進(jìn)行反萃取。由于酸度降低，F(xiàn)e3+又轉(zhuǎn)移水相中。通過高純水多次反萃取，甲基異丁基甲酮的Fe3+進(jìn)行入水相中。

1.3.3 制備二乙基二硫代氨基甲酸鐵

將反萃取后得到的含F(xiàn)e3+溶液置于容器中，用氨水調(diào)節(jié)溶液的pH=1～2。加入一定量的二乙基二硫代氨基甲酸銨溶液，產(chǎn)生褐色二乙基二硫代氨基甲酸鐵沉淀，至Fe3+沉淀完全，過濾二乙基二硫代氨基甲酸鐵沉淀?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下：

3DDTC-NH4+Fe3+=（DDTC）3-Fe↓+3NH4+

1.3.4 制備氧化鐵紅

將二硫代氨基甲酸鐵沉淀置于容器中，加入一定量的氨水，加熱90℃～95℃至褐色二乙基二硫代氨基甲酸鐵全部消失，同時(shí)生成紅色氫氧化鐵沉淀，過濾氫氧化鐵沉淀。將氫氧化鐵沉淀置于610℃高溫爐鍛燒1h，得到氧化鐵紅?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下：

（DDTC）3-Fe+3NH3·H2O=3DDTC-NH4+Fe（OH）3↓

2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O

2 結(jié)果與討論

2.1 氧化鐵紅純度的測定

稱取一定量的氧化鐵紅試樣置于250 mL燒杯中，加入（1+1）硫酸10 mL、蒸餾水150 mL緩慢加熱，使試樣全部溶解。將溶液轉(zhuǎn)移至250 mL容量瓶中加水定容。移取25.00 mL試液置于250 mL錐形瓶中加熱至微沸。滴加5%二氯化錫溶液至溶液呈淡黃色。加水至體積100 mL左右，1 mL加25%鎢酸鈉溶液，加15%三氯化鈦溶液至溶液剛出現(xiàn)藍(lán)色，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至溶液至無色（不計(jì)取讀數(shù)）。立即加10 mL硫酸-磷酸混合溶液，再加4滴0.2%二苯胺磺酸鈉指示劑溶液，用重鉻酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定至穩(wěn)定的紫藍(lán)色為終點(diǎn)。同時(shí)，作空白試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1。

2.2 不同溶液酸度對產(chǎn)率的影響

當(dāng)試樣質(zhì)量、加入沉淀劑體積一定時(shí)，不同溶液酸度對產(chǎn)率的影響，結(jié)果見表2。

由表2可以看出，沉淀沉淀Fe3+時(shí)不同溶液酸度產(chǎn)率不同。溶液的酸度越高，加入同量的沉淀劑產(chǎn)率越低;若溶液酸度過低，F(xiàn)e3+水解。應(yīng)控制溶液pH為3～4次為宜。

3 結(jié)語

采用有機(jī)沉淀劑沉淀鐵離子制備氧化鐵紅，不需要制備晶種，反應(yīng)速度快，產(chǎn)品純度高，回收率高。有機(jī)萃取劑、有機(jī)沉淀劑可回收循環(huán)利用，生產(chǎn)成本低。

參考文獻(xiàn)

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