CN100376485C - 固体高铁酸盐的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种固体高铁酸盐的制备方法，包括如下步骤：将铁的氧化物和氧化剂以600～1000∶850～4000的重量份比例混合均匀，然后放入反应容器中，置于500℃～900℃加热，反应过程中适当搅拌，10分钟～180分钟后停止反应，直到温度降至室温，即可制得固体高铁酸盐。本发明可一步获得纯度高的固体高铁酸盐产品，简化了反应步骤，提高了生产效率，而且工艺简单，节约能耗，原料利用率高，产品收率高，不会产生污染。

Description

固体高铁酸盐的制备方法

技术领域

本发明属于无机盐化工领域，特别涉及一种固体高铁酸盐的制备方法。

背景技术

目前，高铁酸盐的制备方法很多，一般说来可以分为3类：电解法、湿法氧化和干法氧化。电解法是利用电的作用让低价的铁在电极上放电，被氧化成高价的铁。所得产品为液体，如果要制备成固体产品，还要先把高铁酸钠转化为高铁酸钾，利用高铁酸钾的溶解度比较小，使高铁酸钾自然析出，得到高铁酸钾的晶体，但是这些晶体的表面还吸附有大量的碱和低价铁以及一些别的离子，所以还要进一步用有机溶液洗涤多次，除去杂质，提高产品的稳定性和纯度。该方法所得液体产品浓度很低且稳定性很差，只能在短时间内尽快使用，若要制成固体，则工艺冗长、能耗大和原料利用率低，很难实现产业化和走向市场。湿法氧化是在较低的温度下，一般≤5℃，把氯气通入强碱性的溶液中，制备成次氯酸盐，然后，把铁盐(一般为硝酸铁)加入到次氯酸盐的溶液中，使次氯酸盐把三价铁氧化为六价高铁，得到高铁酸盐，然后再结晶提纯得到固体产品。该方法液体产品的缺点与电解法相同，也存在稳定性差、难于批量生产和市场化的问题。其结晶提纯方法和电解法也相似。主要问题是工艺冗长、各种药剂消耗量大和利用率很低，造成成本很高，很难产业化。干法氧化是采用硫酸亚铁和过氧化钠在高温条件下反应得到高铁酸盐。干法可以一步得到固体产品。该方法所用硫酸亚铁中的结晶水会使部分过氧化物无效分解，且在高温加热反应时硫酸根将转化为气体硫氧化物污染，造成大气污染等。湿法氧化和电解法首先在碱性环境中反应，造成大量的三价铁沉淀，浪费原料，不利于反应进行。同时在结晶析出、洗涤等纯化过程中，高铁酸盐的损失大，原料利用率低。而湿法氧化要用到氯气，潜在危险性或安全隐患比较大，而且有可能污染环境。主要是湿法氧化和电解法在结晶提纯之后，剩下的不饱和溶液里面含有大量的高铁酸盐，不容易得到利用，一方面浪费了原料，另一方面无法再利用，存在着二次污染的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种工艺简单、节能、环保、清洁生产的固体高铁酸盐的制备方法。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种固体高铁酸盐的制备方法，包括下述步骤：

将铁的氧化物和碱金属的过氧化物或超氧化物以600～1000∶850～4000的重量份比例混合均匀，然后放入反应容器中，于500℃～900℃加热，反应过程中适时进行搅拌，10分钟～180分钟后停止加热，直到温度降至室温，即可制得固体高铁酸盐。

所述铁的氧化物，包括Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO等中一种或者一种以上的物质。为了更好地实现本发明，采用价态较高的铁氧化物，可节省氧化剂的用量。

所述碱金属的过氧化物可以是Na₂O₂或K₂O₂，或它们的超氧化物。

由于高铁酸盐很容易吸水而变质，氧气和氮气可避免空气和产品的接触，起到保护作用，故在整个反应过程中将氧气或者氮气吹入反应容器的表面。所述反应容器为铁制反应容器。

本发明产品固态高铁酸盐可用于水处理中的预处理、脱色、除臭、去除COD、重金属、藻类和可溶性有机物，也可用作消毒剂和氧化剂。

本发明在反应过程中，搅拌是一个很重要的影响因素，因为该反应为固-固反应，所以搅拌有利于接触，有利于反应的进行；本发明是一个放热反应，反应比较剧烈，在反应的过程中会出现熔融的状态；氧气和氮气都是起到保护作用，因为高铁酸盐很容易于吸潮和吸收空气中的二氧化碳而变质，氧气和氮气避免了空气和产品的接触，氧气的保护效果要好于氮气；反应时间不易过长，否则，高铁酸盐就会分解，产品的含量就降低了，一般反应时间不超过180分钟；反应时间与反应的温度有关，温度越高，反应就越快，温度越低反应就越慢，所以一般反应时间为30分钟～180分钟，温度为500～800℃。

本发明和现有技术相比，具有如下优点和效果：

(1)本发明只通过加热，不需先经过先制备液体产品然后再结晶制备固体产品的步骤，可一步获得纯度高的固体高铁酸盐产品，简化了反应步骤，提高了生产效率，而且工艺简单，节能降耗。

(2)本发明大大缩短了反应的时间，克服了湿法氧化和电解法制备高铁酸盐需要时间较长的缺点。

(3)本发明的产品收率高，原料利用率高。本发明所采用的一步法制备的固体产品中高铁酸盐有效物含量稳定，高铁酸盐的纯度高，可达60％～80％，远远高于湿法氧化和电解法所得液体产品中高铁酸盐的含量。

(4)本发明原料利用率高，节省能源，属于清洁生产，不会产生二次污染。本发明采用了三价铁或者二价和三价混合的铁的氧化物(如三氧化二铁、四氧化三铁)和过氧化钠或过氧化钾为原料，与用硫酸亚铁的干法相比，因采用原料为价态更高的铁氧化物，即节省了氧化剂的用量，也避免了由于硫酸亚铁所含结晶水与氧化剂反应而引起过氧化物无效分解的浪费，另外更避免了因使用硫酸亚铁而产生的硫氧化物的污染。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

按重量份计将800份三氧化二铁和1550份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氧气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至500℃，每10分钟搅拌一次，反应70min，停止加热，至温度降低后，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例2

按重量份计将1000份四氧化三铁和1700份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氧气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至800℃，每5分钟搅拌一次，反应10min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例3

按重量份计将800份三氧化二铁和四氧化三铁的混合物与2500份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，开始加热，温度升至600℃，每10分钟搅拌一次，反应180min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例4

按重量份计将900份四氧化三铁和氧化铁的混合物与3500份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氧气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至800℃，每10分钟搅拌一次，反应30min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例5

按重量份计将1000份四氧化三铁和氧化铁的混合物与1000份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氧气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至800℃，每10分钟搅拌一次，反应30min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例6

按重量份计将1000份四氧化三铁和氧化铁的混合物与850份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氧气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至900℃，每10分钟搅拌一次，反应30min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

实施例7

按重量份计将1000份四氧化三铁和氧化亚铁的混合物与4000份过氧化钠混合均匀，然后放入铁制反应容器中，放入到高温炉中，将氮气吹入铁制反应容器的表面，开始加热，温度升至800℃，每10分钟搅拌一次，反应30min，停止加热，直到温度降到室温，即可制得固体高铁酸盐，然后用密闭的容器储存起来。

如上所述，即可较好地实现本发明。

Claims (6)

1.一种固体高铁酸盐的制备方法，包括如下步骤：

将铁的氧化物和碱金属的过氧化物或超氧化物以600～1000∶850～4000的重量份比例混合均匀，然后放入反应容器中，于500℃～900℃加热，反应过程中进行搅拌，10分钟～180分钟后停止加热，直到温度降至室温，即可制得固体高铁酸盐。

2.根据权利要求1所述的固体高铁酸盐的制备方法，其特征是，所述铁的氧化物包括Fe₂O₃、Fe₃O₄、FeO中的一种或者一种以上的物质。

3.根据权利要求1所述的固体高铁酸盐的制备方法，其特征是，所述碱金属的过氧化物为Na₂O₂或K₂O₂。

4.根据权利要求1所述的固体高铁酸盐的制备方法，其特征是，加热时间为30分钟～180分钟。

5.根据权利要求1所述的固体高铁酸盐的制备方法，其特征是，反应过程中将氧气或者氮气吹入反应容器的表面。

6.根据权利要求1或5所述的固体高铁酸盐的制备方法，其特征是，所述反应容器为铁制反应容器。