CN108863771A - 一种柠檬酸铁结晶的制备方法 - Google Patents

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顾小焱
凌芳
柯德宏
陆惠懿
郭建国
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Abstract

本发明属于柠檬酸铁制备技术领域，具体涉及一种柠檬酸铁结晶的制备方法，该方法包括(1)取氢氧化铁和柠檬酸水溶液混合制得柠檬酸铁水溶液，控制柠檬酸铁水溶液的pH为5.0‑6.5；(2)反应后过滤，滤液真空干燥至有固体析出；(3)向析出的固体中加柠檬酸水溶液至混合液的pH为5.0‑6.5，加双氧水混合搅拌；(4)在磁场作用下，先冷却，再静置结晶；(5)离心，得到水合柠檬酸铁晶体。本发明方法制备的柠檬酸铁为小的片状结晶，其溶解度好，含杂质量少。

Description

一种柠檬酸铁结晶的制备方法
技术领域
本发明属于柠檬酸铁制备技术领域，具体涉及一种柠檬酸铁结晶的制备方法。
背景技术
柠檬酸又称枸缘酸，化学名称2-羟基丙烷-1,2,3-三羧酸。根据其含水量的不同，分为一水柠檬酸和无水柠檬酸。柠檬酸的用途非常广泛，用于食品工业占生产量的75％以上,可做为食品的酸味剂，抗氧化剂，pH调节剂，用于清凉饮料、果酱、水果和糕点等食品中。用于医药工业占10％左右，主要用作抗凝血剂、解酸药、矫味剂、化妆品等。用于化学工业等占15％左右，用作缓冲剂、络合剂、金属清洗剂、媒染剂、胶凝剂、调色剂等。在电子、纺织、石油、皮革、建筑、摄影、塑料、铸造和陶瓷等工业领域中都有十分广阔。
众所周知，铁是动物体必须的微量元素，铁参与了血红蛋白与肌红蛋白的组成，担负着运载体内氧和二氧化碳的重要作用。另外，铁直接参与细胞色素氧化酶、过氧化物酶和黄嘌呤氧化酶等的组成，参与蛋白质合成和能量代谢。二价和三价铁离子又是激活碳水化合物代谢的各种酶的不可缺少的活化因子。
柠檬酸铁组成不稳定，制备工艺难度较大。US7767851B2描述了合成柠檬酸铁的方法，通过向氯化铁溶液中加入碱金属氢氧化物溶液，并分离氢氧化铁沉淀物。将柠檬酸加入到氢氧化铁水悬浮液中，随后加热，沉淀出固体形式的柠檬酸铁。
中国公开专利CN107108443A公开了一种具有表面积小于14sq.m/g且固有溶出速率约为0.1-1.5mg/cm2/min的柠檬酸铁的方法，其是将碱金属碳酸盐加入氯化铁水溶液中，分离固体氢氧化铁，然后将氢氧化铁与柠檬酸水溶液加热，加入有机溶剂，沉淀出柠檬酸铁。
上述两种公开专利通过加热沉淀出柠檬酸铁固体的方式其生成的柠檬酸铁晶型无定型，杂质含量高。
发明内容
本发明主要提供了一种柠檬酸铁结晶的制备方法，制备的柠檬酸铁为小的片状结晶，其溶解度好，含杂质量少。其技术方案如下：
一种柠檬酸铁结晶的制备方法，包括以下步骤：
(1)取氢氧化铁和柠檬酸水溶液混合制得柠檬酸铁水溶液，控制柠檬酸铁水溶液的pH为5.0-6.5；
(2)反应后过滤，滤液真空干燥至有固体析出；
(3)向析出的固体中加柠檬酸水溶液至混合液的pH为5.0-6.5，加双氧水混合搅拌；
(4)在磁场作用下，先冷却，再静置结晶；
(5)离心，得到水合柠檬酸铁晶体。
优选的，步骤(1)中氢氧化铁和柠檬酸的摩尔比为(1.0-1.1):1。
优选的，步骤(1)中柠檬酸水溶液的浓度为1mol/L，反应温度为50-60℃，反应时间为1-2h。
优选的，步骤(2)中滤液在50-60℃下经超声波辅助进行真空干燥。
优选的，步骤(4)中在磁场作用下，先将溶液冷却至5-10℃，再静置结晶90-120min。
优选的，制备的水合柠檬酸铁晶体中铁含量为17.6-19.4％。
采用上述方案，本发明具有以下优点：
本发明通过外加磁场强化结晶，得到具有晶型、组成固定、可以过滤进行固液分离的柠檬酸铁固体。和传统的反应液浓缩到糊状，在低温干燥得到无定型固体柠檬酸铁的方法比，本方法制备的产品质量一致、可控，产品在水中溶解度具有一致性，杂质含量低。
具体实施方式
以下实施例中的实验方法如无特殊规定，均为常规方法，所涉及的实验试剂及材料如无特殊规定均为常规生化试剂和材料。
实施例1
一种柠檬酸铁结晶的制备方法，包括以下步骤：
(1)取1.01mol氢氧化铁和1L柠檬酸水溶液(1mol/L)混合制得柠檬酸铁水溶液，控制柠檬酸铁水溶液的pH为6.0，50℃下反应2h；
(2)反应后过滤，滤液在55℃下经超声波辅助进行真空干燥至有固体析出；
(3)保温，向析出的固体中加柠檬酸水溶液至混合液的pH为6.0，加0.02mol双氧水混合搅拌30min；
(4)在磁场作用下，先冷却至10℃，再静置结晶90min；
(5)离心，得到红褐色的水合柠檬酸铁晶体，铁含量为17.6-19.4％。
实施例2
一种柠檬酸铁结晶的制备方法，包括以下步骤：
(1)取1.1mol氢氧化铁和1L柠檬酸水溶液(1mol/L)混合制得柠檬酸铁水溶液，控制柠檬酸铁水溶液的pH为6.5，60℃下反应1h；
(2)反应后过滤，滤液在50℃下经超声波辅助进行真空干燥至有固体析出；
(3)保温，向析出的固体中加柠檬酸水溶液至混合液的pH为6.5，加0.02mol双氧水混合搅拌15min；
(4)在磁场作用下，先冷却至5℃，再静置结晶120min；
(5)离心，得到红褐色的水合柠檬酸铁晶体，铁含量为17.6-19.4％。
对比例1
1、将柠檬酸加入到氢氧化铁溶液中，加热至60℃以下，蒸发浓缩至浆状，在玻璃板上低温干燥而得；
2、将氨水加入硫酸铁溶液中，生成氢氧化铁沉淀。过滤，水洗至无硫酸反应。加入柠檬酸，在搅拌下加热至60℃以下，使沉淀全部溶解后，过滤。将滤液在60℃以下加热浓缩成糖浆状，在玻璃板上涂布成薄层，形成小叶片，剥离，微温，干燥即得。
性能比对分析
分别取实施例1及对比例1制备的柠檬酸铁，观察二者的结构。发现实施例1制备的柠檬酸铁为具有一定晶型的小的片状结晶，对比例1中制备的柠檬酸铁无定型结构，产品质量波动大。
分别取实施例1及对比例1中相同质量的柠檬酸铁，同时将结晶产品分别溶于相同量的冷水中。对比发现，实施例1中经磁场强化的结晶产品很快溶于水中，对比例1中经浓缩结晶的产品缓慢溶于冷水，说明实施例1经磁场强化的柠檬酸铁结晶溶解度好。
对比例1中因是通过浓缩结晶的方式，产品中杂质容易浓缩于产品中，经分析可知，对比例1中柠檬酸铁结晶硫酸根含量在0.2-0.48wt％之间。实施例1是通过磁场强化重结晶的方式，杂质成分不易结晶析出，经分析可知，实施例1中柠檬酸铁结晶硫酸根含量小于0.2wt％，可以说明经本发明方法制备的结晶产品杂质含量低。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)取氢氧化铁和柠檬酸水溶液混合制得柠檬酸铁水溶液，控制柠檬酸铁水溶液的pH为5.0-6.5；
(2)反应后过滤，滤液真空干燥至有固体析出；
(3)向析出的固体中加柠檬酸水溶液至混合液的pH为5.0-6.5，加双氧水混合搅拌；
(4)在磁场作用下，先冷却，再静置结晶；
(5)离心，得到水合柠檬酸铁晶体。
2.根据权利要求1所述的柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中氢氧化铁和柠檬酸的摩尔比为(1.0-1.1):1。
3.根据权利要求1所述的柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中柠檬酸水溶液的浓度为1mol/L，反应温度为50-60℃，反应时间为1-2h。
4.根据权利要求1所述的柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中滤液在50-60℃下经超声波辅助进行真空干燥。
5.根据权利要求1所述的柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：步骤(4)中在磁场作用下，先将溶液冷却至5-10℃，再静置结晶90-120min。
6.根据权利要求1所述的柠檬酸铁结晶的制备方法，其特征在于：制备的水合柠檬酸铁晶体中铁含量为17.6-19.4％。
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