EP4263432A1 - Verfahren zur herstellung von eisenoxihydroxid - Google Patents

Verfahren zur herstellung von eisenoxihydroxid

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EP4263432A1
EP4263432A1 EP21830664.5A EP21830664A EP4263432A1 EP 4263432 A1 EP4263432 A1 EP 4263432A1 EP 21830664 A EP21830664 A EP 21830664A EP 4263432 A1 EP4263432 A1 EP 4263432A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
iron
solution
aqueous
iii
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21830664.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Schlegel
Waldemar CZAPLIK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanxess Deutschland GmbH
Original Assignee
Lanxess Deutschland GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Lanxess Deutschland GmbH filed Critical Lanxess Deutschland GmbH
Publication of EP4263432A1 publication Critical patent/EP4263432A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/0009—Preparation involving a liquid-liquid extraction, an adsorption or an ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/02—Oxides; Hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12—Surface area

Definitions

  • the invention relates to a process for the production of iron oxyhydroxides.
  • Iron oxyhydroxides which are obtained by precipitation of iron(III) salts with an alkaline precipitant or by precipitation of iron(II) salts with an alkaline precipitant and subsequent oxidation, are used as color pigments in numerous ways.
  • other applications for example as adsorbers or catalysts for the production of polymers, are also known areas of use. Particularly when used as catalysts, high demands are placed on the range of by-products.
  • iron oxyhydroxides are described, for example, in EP1582505A1, with either an iron(III) sulfate solution being specified and NaOH being added as a precipitant, or vice versa.
  • An amorphous iron(III) hydroxide, for example, is accessible via the following synthesis route.
  • the product obtained is iron oxyhydroxide with a very high Na content. If the procedure is reversed and the precipitant NaOH is added to the iron salt, the product obtained is iron oxyhydroxide with a very high sulfur content.
  • the iron oxyhydroxides produced according to both variants still have sodium and/or sulfur contents which are too high, particularly for catalyst applications, and which cannot be significantly reduced in each case even by repeated washing.
  • Iron(III) hydroxide Fe(OH) 3 usually precipitates as an aqueous hydrogel of the formula Fe 2 O 3 *n H 2 O (“iron(III) oxy hydrate”).
  • the precipitation is carried out starting from iron(III) chloride
  • the ⁇ -FeOOH (akaganeite) phase is preferably formed, which has high chloride contents due to its special structure.
  • the anions from other iron sources and cations from the precipitants are preferably formed, which has high chloride contents due to its special structure.
  • the object of the present invention was therefore to provide a method with which it is possible to produce iron oxyhydroxides with the lowest possible content of cations originating from the precipitant, in particular alkali metals and/or alkaline earth metals, at the same time
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) the lowest possible content of anions originating from the iron salts, in particular sulfur and/or chloride.
  • the invention therefore relates to a process for the production of iron oxyhydroxides, which is characterized in that i) an aqueous iron salt solution (A) and an alkaline, aqueous precipitant solution (B), preferably an alkali hydroxide solution, are mixed with one another, the mixing taking place in such a way that the pH value in the resulting mixture is maintained in the range from 6 to 10 during the addition of (A) and (B) into a receiver, ii) wherein in the case of an aqueous iron salt solution (A) a Fe( ll) salt is introduced during or after the mixing of (A) and (B) oxygen-containing gas to oxidize Fe(II) to Fe(III), iii) the suspension obtained after step i) or ii) is separated from the solid iv) the solid obtained after step iii), in particular the filter cake, is washed with deionized (DI) water, preferably to a filtrate conductivity of less than 2000 pS/
  • the iron oxyhydroxides to be produced by the process according to the invention include the crystalline forms such as FeO, Fe2O3, FesO4 and FeOOH as well as the amorphous forms such as Fe(OH)s and its water-containing hydrogels.
  • Both iron(II) and iron(III) salts can be used as the iron salt of the aqueous iron salt solution (A).
  • ferric salts which are preferred, may preferably be ferric sulphate, ferric nitrate, ferric chloride, ferric phosphate, ferric chloride sulphate or any other Iron (III) salt can be used. Iron(III) sulfate or iron(III) chloride is preferred.
  • ferrous salts ferrous sulfate, ferrous nitrate, ferrous chloride, ferrous phosphate or any other ferrous salt can preferably be used.
  • Iron(II) chloride and iron(II) sulfate are preferred.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the residual proportion of it in the iron oxyhydroxide obtained can be reduced very greatly using the process according to the invention.
  • This proportion is usually measured, for example, as sulfur content for sulfate, preferably as chloride content for chloride and as nitrate content for nitrate.
  • the aqueous iron salt solution (A) preferably contains from 10 to 1000 g/l, preferably 50 to 800 g/l, of iron salt, based on the aqueous iron salt solution (A).
  • the solution can also contain organic solvents, such as aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol such as isopropanol, butanol or others.
  • the proportion of water, based on the total solvent content of the aqueous iron salt solution (A), is preferably from 90 to 100% by weight, preferably from 99 to 100% by weight.
  • Alkaline or alkaline earth metal hydroxides in particular NaOH or KOH or Ca(OH)2, alkali metal or alkaline earth metal carbonates such as Na2COs, K2CO3, CaCOs or MgCOs, alkaline earth metal oxides such as MgO or CaO or NHs or NH4OH are used as the precipitants in the alkaline aqueous precipitant solution (B).
  • An alkali metal hydroxide solution is preferred for component (B).
  • the alkaline, aqueous precipitant solution (B) preferably contains from 10 to 600 g/l, preferably from 50 to 440 g/l, of precipitant, based on the solution.
  • the solution can also contain organic solvents, such as aliphatic alcohols such as methanol, ethanol, propanol such as isopropanol, butanol or others.
  • the proportion of water, based on the total content of solvent in the aqueous precipitant solution (B), is preferably from 90 to 100% by weight, preferably from 99 to 100% by weight.
  • the receiver to which the two solutions (A) and (B) are added is preferably an empty container or a container containing water.
  • the pH can be measured using a pH probe in the reaction mixture, preferably suspension.
  • the mixing can already take place during the addition, for example via a mixing element for the addition streams, or only in the receiver, for example by a mixing element attached there. Stirrers or static mixers are suitable as usual mixing elements.
  • air can be added to the template as a support for good
  • Components (A) and (B) can be added continuously or in portions to the initial charge.
  • Any commercially available pH probe can be used to determine the pH.
  • the two components (A) and (B) are preferably added in such a way that the addition of the two components (A) and (B) results in a pH in the range from 6 to 10, in particular from 6.5 to 9 .5 is maintained during the addition.
  • the addition preferably takes place at a selected pH value with a deviation of +/- 0.5 pH units.
  • the pH generally changes more than the initial pH of the initial charge, so that the pH generally only stabilizes by one value after a short initial time.
  • the pH value in the respective range is therefore preferably adjusted in such a way that it is within this range over 95% of the entire addition period of A) and B) to the receiver; in particular, the desired pH value is preferably with a deviation of + /- 0.5 pH units, in this range.
  • the iron salt solution (A) is preferably added continuously to the initial charge, preferably at a constant addition rate, and the precipitant solution (B) is added in such a way that the desired pH can be maintained in the range mentioned.
  • Mixing preferably takes place with a free temperature profile, particularly preferably at a temperature of from 10 to 100.degree.
  • an aqueous suspension of iron oxyhydroxides is obtained.
  • the solid particles obtained preferably have a BET surface area of from 50 to 400 g/m 2 , preferably from 50 to 300 g/m 2 .
  • oxygen or an oxygen-containing gas, in particular air is preferably added while the two components A) and B) are being mixed. This is preferably done by initiating
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) of oxygen or an oxygen-containing gas into the template during the addition of the two components.
  • Oxygen or an oxygen-containing gas can also be introduced into the receiver after the two components A) and B) have been added.
  • the aqueous suspension obtained after step ii) or iii) is separated from the solid, preferably by filtration, for example using a filter press, or by centrifugation.
  • the solid obtained after step iii), in particular the filter cake, is preferably washed with deionized (DI) water, preferably to a filtrate conductivity of ⁇ 1000 pS/cm, in particular ⁇ 300 pS/cm, particularly preferably ⁇ 100 pS/cm.
  • DI deionized
  • the solid obtained after washing in step iv) is usually dried at a temperature of from 60 to 300.degree. C., in particular at from 60 to 100.degree.
  • Usual dryers for pigments are suitable as dryers. Drying is preferably carried out down to a residual moisture content of less than 1% by weight of water, based on the solid.
  • the drying can also be followed by grinding, for example in order to break up the agglomerates and aggregates. This can be advantageous, for example, to enable uniform dispersion in the application medium.
  • Comparative example 1 (similar to example 1 of EP1582505)
  • Comparative example 2 comparison 2 (similar to example 1 of EP1582505)
  • the batch was stirred for a further 15 min.
  • the batch was then washed on a laboratory filter press until the filtrate conductivity was ⁇ 100 pS/cm.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet to constant weight and the solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the suspension obtained was washed on a laboratory filter press until the filtrate conductivity was ⁇ 90 pS/cm.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the suspension obtained was washed on the laboratory filter press until the filtrate conductivity was ⁇ 90 pS/cm.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the suspension was washed on a laboratory filter press until the filtrate conductivity was ⁇ 90 pS/cm.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.
  • the filter cake was dried at 75° C. in a circulating air drying cabinet and the dried solid was lightly ground using a laboratory mill.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisenoxihydroxiden durch Zugabe einer wässrigen Eisensalzlösung (A) und einer alkalischen, wässrigen Fällungsmittellösung (B) zu einer Vorlage unter Einhaltung eines pH-Wertes in dem Bereich von 6 bis 10.

Description

Verfahren zur Herstellung von Eisenoxihydroxid
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisenoxihydroxiden.
Eisenoxihydroxide, die durch Fällung von Eisen(lll)salzen mit einem alkalischen Fällungsmittel oder durch Fällung von Eisen(ll)salzen mit einem alkalischen Fällungsmittel und anschließender Oxidation erhalten werden, finden als Farbpigmente zahlreiche Anwendungen. Aber auch andere Anwendungen beispielsweise als Adsorber oder Katalysatoren zur Herstellung von Polymeren sind bekannte Einsatzgebiete. Insbesondere bei dem Einsatz als Katalysatoren werden hohe Ansprüche an das Nebenproduktspektrum gestellt.
Die Herstellung von Eisenoxihydroxide ist beispielsweise in EP1582505A1 beschrieben, wobei entweder eine Eisen(lll)sulfatlösung vorgegeben wird und NaOH als Fällmittel zugegeben wird oder umgekehrt. Über die folgende Syntheseroute ist dabei beispielsweise ein amorphes Eisen(lll)hydroxid zugänglich.
Legt man nach dem oben beschriebenen Verfahren das Fällmittel NaOH vor und gibt das Eisensalz dazu, so erhält man als Produkt Eisenoxihydroxide mit sehr hohem Na-Gehalt. Verfährt man umgekehrt und gibt man zu dem vorgelegten Eisensalz das Fällmittel NaOH hinzu, so erhält man als Produkt Eisenoxihydroxide mit sehr hohem Schwefelgehalt. Die nach beiden Varianten hergestellten Eisenoxihydroxide haben aber insbesondere noch für Katalysatoranwendungen zu hohe Natrium- und/oder Schwefelgehalte, die sich jeweils auch durch mehrmaliges Waschen nicht wesentlich reduzieren lassen.
Auch die Herstellung von Eisenoxihydroxiden ausgehend von einer vorgelegten Eisen(ll)- sulfatlösung durch Zugabe von NaOH und anschließender Luftoxidation führt zu Eisenoxid- hydroxiden mit zu hohen Natrium- und Schwefelgehalten, die sich ebenfalls durch mehrmaliges Waschen nicht wesentlich reduzieren lassen. Ein entsprechendes Verfahren ist beispielsweise in der WO02/026632 beschrieben.
Aus Eisen(ll)-Salzlösungen fällt dabei durch Zusatz von Alkalilauge bei Luftausschluss weißes Fe(OH)2 aus. An der Luft erfolgt dann die Oxidation über graugrüne, dunkelgrüne, schwärzliche Zwischenstufen. Während man bei der Oxidation von Fe(OH)2 weitgehend kristalline Phasen erhält, bildet sich Fe(OH)3 beim Versetzen einer Eisen(lll)-Salzlösung mit Hydroxiden in amorpher Form.
Eisen(lll)-Hydroxid Fe(OH)3 fällt dabei üblicherweise als wasserhaltiges Hydrogel der Formel Fe2O3*n H2O („Eisen(lll)-Oxi-Hydrat") aus.
ERSATZBLATT (REGEL 26) Das Ion [Fe(H2O)e]3+ ist bei pH-Werten < 0 stabil und geht bei pH = 0-2 in gelbbraunes [Fe(OH)(H2O)s]2+, bei pH 2-3 in [Fe(OH)2(H2O)4]+ und mehrkernige Komplexe, z. B. und bei pH 3-5 in mehrkernige Isopolyoxo-Kationen über. Weitergehende Polymerisation führt zu rotbraunen kolloidalen sphärischen polynuklearen Spezies. Das wasserhaltige Hydrogel ist amorph, strukturlos, das heißt es besteht zwar eine lokale Nahordnung der Anionen (OH-) und (O2-) um das zentrale Fe3+-Kation, eine Fernordnung d.h. die dreidimensionale regelmäßige Wiederholung eines Strukturelementes im Raum unter Bildung eines Kristallgitters unterbleibt jedoch.
In der Literatur ist hierfür auch der Begriff „Two-Line-Ferrihydrite“ etabliert, als Formel wird oftmals Fe2<D3 • n H2O angegeben, um den nicht definierten Wassergehalt zu dokumentieren [II. Schwertmann, R. M. Cornell, Iron Oxides in the Laboratory, S. 103 - 112, Wiley-VCH, 2000],
Es besteht aus weitgehend amorphem Eisenhydroxid, welches im Röntgenpulverdiffrakto- gramm zwei sehr breite Signale zeigt. Es können spezifische Oberflächen nach BET- Methode von ca. 280 bis 350 m2/g gemessen werden.
Nicht nur Schwefel in Form von Sulfat und Natriumionen, die aus den entsprechenden Edukten, dem Eisensalz bzw. dem Fällmittel stammen, werden nach dem bekannten Verfahren fest in das Eisenhydroxid-Gitter eingebaut und lassen sich selbst durch intensives Waschen mit vollentsalztem Waschen nicht ganz entfernen. Im Falle von anderen Eisenquellen wie im Falle von Eisen(l I l)chlorid lässt sich der Chlorgehalt ebenfalls schwer reduzieren, obwohl dieser wegen der Korrosionsneigung in den meisten Fällen unerwünscht ist.
Führt man die Fällung beispielsweise ausgehend von Eisen(lll)chlorid durch, entsteht bevorzugt die Phase ß-FeOOH (Akaganeit), welches bedingt durch dessen besondere Struktur hohe Chloridgehalte aufweist. Gleiches gilt für die Anionen von anderen Eisenquellen und Kationen der Fällungsmittel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist, Eisenoxihydroxide mit möglichst geringem Gehalt an aus dem Fällungsmittel stammenden Kationen, insbesondere Alkali- und/oder Erdalkalimetallen, bei gleichzeitig
ERSATZBLATT (REGEL 26) möglichst geringem Gehalt an aus dem als Eisensalzen stammenden Anionen, insbesondere Schwefel- und/oder Chlorid.
Verfahren
Die Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung von Eisenoxihydroxiden, das dadurch gekennzeichnet ist, dass man i) eine wässrige Eisensalzlösung (A) und eine alkalische, wässrige Fällungs-mittellösung (B), vorzugsweise eine Alkalihydroxidlösung miteinander vermischt, wobei die Vermischung so erfolgt, dass der pH-Wert in der sich bildenden Mischung während der Zugabe von (A) und (B) in eine Vorlage in dem Bereich von 6 bis 10 gehalten wird, ii) wobei im Falle einer wässrigen Eisensalz-Lösung (A) eines Fe(ll)-Salzes während oder nach der Vermischung von (A) und (B) sauerstoffhaltiges Gas zur Oxidation von Fe(ll) in Fe(lll) eingeleitet wird, iii) die nach Schritt i) oder ii) erhaltene Suspension vom Feststoff getrennt wird, iv) der nach Schritt iii) erhaltene Feststoff, insbesondere der Filterkuchen mit vollentsalztem (VE)-Wasser, vorzugsweise bis zu einer Filtratleitfähigkeit von kleiner 2000 pS/cm gewaschen wird und v) der nach Schritt iv) gewaschene Feststoff getrocknet wird.
Eisenoxihydroxide
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herzustellenden Eisenoxihydroxide umfassen dabei die kristallinen Formen wie FeO, Fe2Ü3, FesO4 und FeOOH als auch die amorphen Formen wie Fe(OH)s sowie seine wasserhaltigen Hydrogele.
Schritt i)
Eisensalzlösung (A)
Als Eisensalz der wässrigen Eisensalzlösung (A) können sowohl Eisen(ll) als auch Eisen(lll)-Salze eingesetzt werden. Im Fall von Eisen(lll)-Salzen, die bevorzugt sind, können vorzugsweise Eisen(lll)sulfat, Eisen(lll)nitrat, Eisen(lll)chlorid, Eisen(lll)phosphat, Eisen(l I l)chloridsulfat oder jedes andere Eisen(lll)salz verwendet werden. Bevorzugt ist Eisen(lll)sulfat oder Eisen(lll)chlorid.
Im Fall von Eisen(ll)-Salzen, können vorzugsweise Eisen(ll)sulfat, Eisen(ll)nitrat, Eisen(ll)- chlorid, Eisen(ll)phosphat oder jedes andere Eisen(ll)salz verwendet werden. Bevorzugt ist Eisen(ll)chlorid sowie Eisen(ll)sulfat.
ERSATZBLATT (REGEL 26) Entsprechend dem eingesetzten Anion kann mit dem erfindungsgemäßen Verfahren der Restanteil daran im erhaltenen Eisenoxihydroxid sehr weit reduziert werden. Gemessen wird dieser Anteil üblicherweise beispielhaft für Sulfat als Schwefelgehalt, für Chlorid vorzugsweise als Choridgehalt und für Nitrat als Nitratgehalt.
Bevorzugt enthält die wässrige Eisensalzlösung (A) von 10 bis 1000 g/L, vorzugsweise 50 bis 800 g/L an Eisensalz, bezogen auf die wässrige Eisensalzlösung (A). Die Lösung kann neben Wasser auch noch organische Lösungsmittel enthalten, als solche sind beispielsweise aliphatische Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol wie iso-Propanol, Butanol oder andere zu nennen.
Der Anteil an Wasser, bezogen auf den Gesamtgehalt an Lösungsmittel der wässrigen Eisensalzlösung (A) beträgt vorzugsweise von 90 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 99 bis 100 Gew.-%.
Alkalische, wässrige Fällungsmittel-Lösung (B)
Als Fällungsmittel der alkalischen wässrigen Fällungsmittellösung (B) wird beispielsweise Alkali- oder Erdalkalihydroxyde, insbesondere NaOH oder KOH oder Ca(OH)2, Alkali- oder Erdalkalicarbonate wie Na2COs, K2CO3, CaCOs oder MgCOs, Erdalkalioxide wie MgO oder CaO oder NHs oder NH4OH verwendet werden. Bevorzugt ist für die Komponente (B) eine Alkalihydroxidlösung.
Bevorzugt enthält die alkalische, wässrige Fällungsmittellösung (B) von 10 bis 600 g/L vorzugsweise von 50 bis 440 g/L an Fällungsmittel, bezogen auf die Lösung. Die Lösung kann neben Wasser auch noch organische Lösungsmittel enthalten, als solche sind beispielsweise aliphatische Alkohole wie Methanol, Ethanol, Propanol wie iso-Propanol, Butanol oder andere zu nennen.
Der Anteil an Wasser bezogen auf den Gesamtgehalt an Lösungsmittel der wässrigen Fällungsmittellösung (B) beträgt vorzugsweise 90 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 99 bis 100 Gew.-%.
Die Vorlage, zu der die beiden Lösungen (A) und (B) zugegeben werden ist vorzugsweise ein leerer Behälter oder ein Wasser enthaltender Behälter. Der pH-Wert kann über eine pH- Sonde in der Reaktionsmischung, vorzugsweise -suspension gemessen. Die Vermischung kann dabei bereits während der Zugabe erfolgen bspw. über ein Mischelement für die Zugabeströme oder erst in der Vorlage beispielsweise durch ein dort angebrachtes Mischelement. Als übliche Mischelemente kommen Rührer oder statische Mischer in Frage. Weiterhin kann Luft während der Zugabe in die Vorlage als Unterstützung für eine gute
ERSATZBLATT (REGEL 26) Durchmischung eingeleitet werden. Diese kann auch bei der Verwendung von Fe(lll) Salzen erfolgen, die nicht während oder nach der Zugabe oxidiert werden müssen.
Die Zugabe der Komponenten (A) und (B) zur Vorlage kann dabei kontinuierlich oder portionsweise erfolgen.
Zur pH-Bestimmung kann jede handelsübliche pH-Sonde verwendet werden.
Die Zugabe der beiden Komponenten (A) und (B) erfolgt dabei vorzugsweise so, dass durch die Zugabe der beiden Komponenten (A) und (B) ein pH-Wert aus dem Bereich von 6 bis 10, insbesondere von 6,5 bis 9,5 während der Zugabe gehalten wird. Bevorzugt erfolgt die Zugabe bei einem gewählten pH-Wert mit einer Abweichung von +/- 0,5 pH Einheiten.
Zu Beginn der Zugabe verändert sich der pH-Wert gegenüber dem Anfangs-pH-Wert der Vorlage in der Regel stärker, so dass sich in der Regel erst nach einer kurzen Anfangszeit der pH-Wert um einen Wert stabilisiert. Bevorzugt erfolgt daher die Einstellung des pH- Wertes in dem jeweiligen Bereich so, dass dieser über 95% der gesamten Zugabeperiode von A) und B) zur Vorlage innerhalb dieses Bereiches liegt, insbesondere liegt der gewünschte pH-Wert .vorzugsweise mit einer Abweichung von +/- 0,5 pH Einheiten, in diesem Bereich. Vorzugsweise erfolgt die Zugabe der Eisensalzlösung (A) zur Vorlage kontinuierlich, vorzugsweise mit gleichbleibender Zugabegeschwindigkeit und die Zugabe der Fällungsmittellösung (B) erfolgt so, dass sich dadurch der gewünschte pH-Wert in dem genannten Bereich halten lässt.
Dabei kann es bei der Zugabe von A) und B) zur Vorlage durchaus auch zu Zugabeschwankungen von dem jeweiligen gewünschten stöchiometrischen Verhältnis der beiden Komponenten kommen. Abweichungen von dem jeweiligen gewünschten stöchiometrischen Verhältnis von bis zu 10% der Stöchiometrie während der Zugabe sind dabei durchaus normal.
Die Vermischung erfolgt dabei vorzugsweise bei freiem Temperaturverlauf, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von 10 bis 100°C.
Nach der Vermischung der Komponenten (A) und (B) wird eine wässrige Suspension von Eisenoxihydroxiden erhalten. Die erhaltenen Feststoffpartikel weisen vorzugsweise eine BET Oberfläche von 50 bis 400 g/m2, vorzugsweise von 50 bis 300 g/m2 auf.
Schritt ii)
Sofern ein Eisensalz der Oxidationsstufe +2 verwendet wird, wird vorzugsweise schon während der Vermischung der beiden Komponenten A) und B) Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gas, insbesondere Luft zugegeben. Dies erfolgt vorzugsweise durch Einleiten
ERSATZBLATT (REGEL 26) von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas in die Vorlage während der Zugabe der beiden Komponenten. Die Einleitung von Sauerstoff oder einem sauerstoffhaltigen Gas in die Vorlage kann auch im Anschluss an die Zugabe der beiden Komponenten A) und B) erfolgen.
Schritt iii)
Die nach Schritt ii) oder iii) erhaltene wässrige Suspension wird vom Feststoff getrennt, vorzugsweise durch Filtration beispielsweise mittels einer Filterpresse filtriert oder durch Zentrifugieren.
Schritt iv)
Der nach Schritt iii) erhaltene Feststoff, insbesondere der Filterkuchen wird vorzugsweise mit vollentsalztem (VE) Wasser, vorzugsweise bis zu einer Filtratleitfähigkeit von < 1000 pS/cm, insbesondere < 300 pS/cm, besonders bevorzugt < 100 pS/cm gewaschen. Die Messung der Leitfähigkeit des Filtrats wird dabei mit üblichen Leitfähigkeitsmessgeräten bestimmt.
Schritt v)
Die Trocknung des nach der Waschung gemäß Schritt iv) erhaltenen Feststoffes erfolgt üblicherweise bei einer Temperatur von 60 bis 300°C, insbesondere bei 60 bis 100°C. Als Trockner kommen übliche Trockner für Pigmente in Frage. Vorzugsweise wird bis zu einer Restfeuchte von kleiner als 1 Gew.-% Wasser, bezogen auf den Feststoff getrocknet.
Der Trocknung kann sich auch noch eine Mahlung anschließen, beispielsweise um eine Zerteilung der Agglomerate und Aggregate zu erreichen. Dies kann vorteilhaft sein, um beispielsweise eine gleichmäßige Dispergierung im Anwendungsmedium zu ermöglichen.
ERSATZBLATT (REGEL 26) Beispiele
Vergleichsbeispiel 1 (=Vergleich 1) (analog zu Beispiel 1 der EP1582505)
15 L Fe2(SC>4)3-Lösung mit einem Gehalt an Fe2(SC>4)3 von 107 g/L wurden bei 50°C vorgelegt und mit 3,5 L NaOH-Lösung (302 g/L) und einer Zugabegeschwindigkeit von 67 g/min unter Rühren bis pH 7 gefällt und 30 min. nachgerührt. Die erhaltende Schlusssuspension enthält 37 g/ FeOOH.
Ca. 5 L der erhaltenden Suspension wurden auf einer Laborfilterpresse mit VE-Wasser bis zur Filtratleitfähigkeit < 100 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und das getrocknete Eisenhydroxid mit der Labormühle leicht aufgemahlen.
Elementanalyse siehe Tabelle 1
Vergleichsbeispiel 2 (= Vergleich 2) (analog zu Beispiel 1 der EP1582505)
15 L Fe2(SC>4)3-Lösung (107 g/L) wurden bei 50 °C vorgelegt und mit 3,4 L NaOH-Lösung (309 g/L) und einer Zugabegeschwindigkeit von 65 g/min unter Rühren bis pH 8 gefällt und 30 min. nachgerührt. Die erhaltende Schlusssuspension enthält 37 g/ FeOOH.
Ca. 5 L der erhaltenen Suspension wurden auf der Nutsche bis zur Filtratleitfähigkeit 146 pS/cm gewaschen, der erhaltene Filterkuchen bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und das getrocknete Eisenhydroxid mit einem Laborschroter zerkleinert.
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
Vergleichsbeispiel 3 (= Vergleich 3) (analog zu Beispiel 3 der EP1582505)
16 L NaOH-Lösung (mit 60 g/L NaOH) wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 2,4 L Fe2(SO4)3-Lösung (mit 107 g/L Fe2(SO4)s) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 65 g/min. bis pH 9 zugegeben.
Der Ansatz wurde 15 min nachgerührt.
Dann wurde der Ansatz auf einer Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit < 100 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank bis zur Gewichtskonstanz getrocknet und der Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 301 g Feststoff
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
ERSATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 1 (erfindungsgemäß)
12.186 g vollentsalztes (VE)-Wasser wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 4200 g Fe2(SC>4)3-Lösung (mit 637 g/L 42% Fe2(SO4)s) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 32 g/min. zugeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 7,0 gehalten wurde.
Die erhaltene Suspension wurde auf einer Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit < 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 640 g Feststoff
Analysen: FeOOH-Gehalt in Suspension = 39,7 g/L; BET = 93 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1.
Beispiel 2 (erfindungsgemäß)
12.186 g VE-Wasser wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 4200g Fe2(SO4)s-Lösung (mit 637 g/L Fe2(SO4)s) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 32 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 8,0 gehalten wurde.
Die erhaltene Suspension wurde auf der Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit < 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 681 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 51 ,6 g/L; BET = 126 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
Beispiel 3 (erfindungsgemäß)
12.186 g VE-Wasser wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 4200 g Fe2(SO4)s-Lösung (mit 637 g/L Fe2(SO4)s) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 32 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 8,5 gehalten wurde.
ERSATZBLATT (REGEL 26) Die erhaltende Supension wurde auf der Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit
< 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit der Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 661 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 42,4 g/L; BET = 152 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
Beispiel 4 (erfindungsgemäß)
12.186 g VE-Wasser wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 4200 g Fe2(SO4)s-Lösung (mit 637 g/L Fe2(SO4)s) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 32 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 9,0 gehalten wurde.
Die erhaltende Suspension wurde auf einer Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit
< 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 660 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 41 ,1 g/L; BET = 177 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
Beispiel 5 (erfindungsgemäß)
12.055 g VE-Wasser wurden vorgelegt und unter Rühren auf 50°C aufgeheizt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 4.167 g FeCh-Lösung (mit 517 g/L FeCh) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 28 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von KOH-Lösung (mit 420 g/L KOH) bei 8,0 gehalten wurde.
Die Suspension wurde auf einer Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit < 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 656 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 40,6 g/L; BET = 162 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
ERSATZBLATT (REGEL 26) Beispiel 6 (erfindungsgemäß)
10.840 g VE-Wasser wurden bei 25°C unter Rühren vorgelegt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 7205 g FeSC -Lösung (mit 249 g/L FeSC ) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 100 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 8,5 gehalten wurde. Gleichzeitig mit der Zugabe der NaOH Lösung erfolgte auch noch die Zugabe von 800 L/h Luft.
Die erhaltende Suspension wurde auf der Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit
< 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 704 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 38,7 g/L; BET = 121 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
Beispiel 7 (erfindungsgemäß)
10.840 g VE-Wasser wurden bei 25°C unter Rühren vorgelegt. Dann wurden bei freiem Temperaturverlauf 7205 g FeSO4-Lösung (mit 249 g/L FeSO4) mit einer Zugabegeschwindigkeit von 100 g/min. zugegeben, wobei der pH-Wert durch gleichzeitige Zugabe von NaOH-Lösung (mit 313 g/L NaOH) bei 9,0 gehalten wurde. Gleichzeitig mit der Zugabe der NaOH Lösung erfolgte auch noch die Zugabe von 800 L/h Luft.
Die erhaltende Suspension wurde auf einer Laborfilterpresse bis zur Filtratleitfähigkeit
< 90 pS/cm gewaschen. Der Filterkuchen wurde bei 75°C im Umlufttrockenschrank getrocknet und der getrocknete Feststoff mit einer Labormühle leicht aufgemahlen.
Auswaage: 707 g Feststoff
Analyse: FeOOH-Gehalt in Suspension = 39,8 g/L; BET = 121 m2/g
Elementaranalyse siehe Tabelle 1
ERSATZBLATT (REGEL 26) Tabelle 1 : Elementaranalysen:
ERSATZBLATT (REGEL 26)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung von Eisenoxihydroxiden, dadurch gekennzeichnet, dass man i) eine wässrige Eisensalzlösung (A) und eine alkalische, wässrige Fällungsmittellösung (B), vorzugsweise eine Alkalihydroxidlösung miteinander vermischt, wobei die Vermischung so erfolgt, dass der pH-Wert in der sich bildenden Mischung während der Zugabe von (A) und (B) in eine Vorlage in dem Bereich von 6 bis 10 gehalten wird, ii) wobei im Falle einer wässrigen Fe(ll)-Salz-Lösung (A) während oder nach der Vermischung von (A) und (B) sauerstoffhaltiges Gas zur Oxidation von Fe(ll) in Fe(lll) eingeleitet wird, iii) die nach Schritt i) oder ii) erhaltene Suspension vom Feststoff getrennt wird, iv) der nach Schritt iii) erhaltene Feststoff mit VE-Wasser, vorzugsweise bis zu einer Filtratleitfähigkeit von kleiner 2000 S/cm gewaschen wird und v) der nach Schritt iv) erhaltenen Feststoff getrocknet wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass man als Eisensalz der wässrigen Eisensalzlösung (A) ein Fe(lll)-Salz, vorzugsweise Eisen(lll)sulfat, Eisen(l I l)chlorid, Eisen(l I l)chloridsulfat oder Eisen(l I l)nitrat verwendet.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man als Einsalz der wässrigen Eisensalzlösung (A) Eisen(lll)sulfat verwendet.
4. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man als alkalische, wässrige Fällungsmittellösung (B) eine wässrige Alkalihydroxidlösung, insbesondere eine NaOH oder KOH Lösung, vorzugsweise Natriumhydroxidlösung verwendet.
5. Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermischung so erfolgt, dass der pH-Wert der sich bildenden Mischung in der Vorlage bei 6,5 bis 9,5 gehalten wird.
ERSATZBLATT (REGEL 26)
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