JPH05221654A - マテリアルの調製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明の目的は、鉄−塩化物水溶液から、
適当な粒子サイズと形態をもつ無水塩化第２鉄を得るこ
とにある。 【構成】 有機物質を含む塩化第２鉄を含む水溶液から
無水塩化第２鉄を調製する、この発明の方法は、以下の
工程からなることを特徴とする： ａ）塩化第１鉄の部分を酸化によって塩化第２鉄にコン
バートした溶液または塩化第２鉄水溶液から、塩酸を含
む雰囲気中で乾燥させることにより水を除去する工程
と、 ｂ）得られた無水塩化第２鉄を塩素を含む雰囲気におい
て、気相へ昇華させ、純粋な結晶塩化第２鉄に昇華させ
ることによって精製する工程。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、希釈された塩化第１
鉄または塩化第１鉄−塩化第２鉄溶液から無水塩化第２
鉄を調製する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】塩化第２鉄FeCl₃ は、一般に塩素ガスを
成長する鉄に作用させることによって、無水の形態に調
製される。そして、酸化鉄または炭酸塩または金属鉄を
塩酸または硝酸塩に溶解させて溶液が得られる。水から
結晶化させるとき、塩化第２鉄は例えば、コマーシャル
プロダクツとして知られている所謂黄色塩化第２鉄であ
る六水和物FeCl_3.6H₂Oのような種々の水和物を形成す
る。

【０００３】リアクタントとして作用する塩化第１鉄Fe
Cl₂ が塩化第２鉄に酸化される方法も知られている。フ
ィンランド特許公報No.77006（国際分類CO1G49/00 ）に
は、FeCl₂ を部分的に酸化してFeCl₃ にする方法が記載
されている。この方法には、筒状の反応領域において温
度を350 ℃から675 ℃に維持し、下方へ動く充填層が固
体相の塩化第２鉄と炭素を含み、酸素ガスが下方から上
方へと通過する。

【０００４】塩素を使用して塩化第１鉄を塩化第２鉄に
コンバートさせる種々の方法が知られている（フィンラ
ンド出願892059,892060 及び892061）。

【０００５】濃縮された塩化第１鉄溶液を例えば、酸素
ガスを使用して塩化第２鉄にコンバートする方法も知ら
れている（米国特許No.4 248 851）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】塩化第２鉄は、例え
ば、水の浄水化や染色、着色産業などにおける酸化剤、
フリーデルクラフツ合成などにおける触媒などに広く使
用されている。

【０００７】塩化第２鉄の最も通常に使用される形態は
溶液であるが、何らかの特殊な使用┃利用条件によって
は、無水結晶塩の形態が必要になる。例えば、導電性ポ
リマ┃を調製するとき、無水塩化第２鉄(FeCl₃) が酸化
触媒として使用され、これは、プロセスにおいて部分的
に二価の塩化第１鉄(FeCl₂) に還元される。

【０００８】塩化第２鉄は、反応において、酸化剤とし
て作用し、モノマー１モルにつき２電子を受容し、同時
に第１鉄の形に還元される。放出プロトンと塩素とは、
結合してHCl となる。水とアルコールとがポリマーの洗
浄に使用され、得られた洗浄水は、塩酸と有機化合物と
を含む希釈塩化第１鉄−塩化第２鉄である。これまで、
無水FeCl₃ を調製することが不可能であった。これは、
塩化第２鉄がオキシ塩化物と塩酸とに簡単に分解してし
まうからである。しかしながら、この発明によれば、無
水塩化第２鉄は、前記のような分解の問題がなく、調製
できるものであって、この点、驚くべきことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、鉄−
塩化物水溶液から、適当な粒子サイズと形態をもつ無水
塩化第２鉄を得ることにある。有機物質を含む塩化第２
鉄を含む水溶液から無水塩化第２鉄を調製する、この発
明の方法は、以下の工程からなることを特徴とする： ａ）塩化第１鉄の部分を酸化によって塩化第２鉄にコン
バートした溶液または塩化第２鉄水溶液から、塩酸を含
む雰囲気中で乾燥させることにより、水を除去する工程
と、 ｂ）得られた無水塩化第２鉄を塩素を含む雰囲気におい
て、気相へ昇華させ、純粋な結晶塩化第２鉄に昇華させ
ることによって精製する工程。

【００１０】再生された溶液が二価の鉄を含んでいれ
ば、該溶液は、酸化により三価の鉄にコンバートでき
る。例えば、過酸化水素、酸素または塩素は、酸化剤と
して使用できる。

【００１１】過酸化水素による酸化は、次の反応式によ
り、比較的希釈された溶液中で行われる： 2FeCl₂ + 2HCl + H₂O → 2FeCl_{3 +} H₂O

【００１２】塩素を使用した場合、酸化後、溶液におい
て中和される遊離の塩酸は、存在しない。

【００１３】必須要件ではないが、好ましい条件とし
て、HCl 雰囲気中で行われる乾燥工程前に鉄塩化物溶液
を濃縮することが好ましい。この濃縮は、酸化前、酸化
中、酸化後のいずれにおいても行ってよい。溶液の濃縮
は、例えば、マルチフェーズ（多相）エバポレータの手
段により、濃度10% から18% 、好ましくは、15% から16
% に濃縮し、これによって有機溶剤残査が同時に除去さ
れる。

【００１４】生成物を塩化第２鉄として維持するため
に，HCl を含む雰囲気中において乾燥が行われ、それが
オキシ塩化第１鉄(FeOCl) または酸化第２鉄(Fe₂O₃) と
塩化水素(HCl) に分解されることを防ぐ。まず最初に、
各種の鉄水和物が得られ、そして、ついで温度を上昇さ
せ、ca 150℃への温度上昇で溶液から結晶水が離れる。
乾燥は、温度70℃から110 ℃で行われることが最も好ま
しい。生成物は、本質的には、リアクタントの不純物を
含む可能性のある無水FeCl₃ である。

【００１５】昇華工程は、Cl₂ 雰囲気中における温度25
0 ℃以上（好ましくは、275-350 ℃）の温度上昇によっ
て行われる。そして、純粋なFeCl₃ が気相に昇華（蒸
発）し、温度の低い面に昇華される。

【００１６】空気雰囲気中における加熱によって、乾燥
を直接行うことはできない。これは、塩化第２鉄が例え
ば、酸化鉄と塩化水素酸に分解してしまうからである。
その代わり、有機物質を含む希釈塩化第２鉄残査が酸化
前または酸化後に鉄を16% 含む溶液中へ蒸発される。

【００１７】実際の昇華は、Cl₂/HCl 雰囲気中で行われ
なければならない。この場合、FeCl₃ は、分解しない。
昇華された塩化第２鉄は、冷却されたディスチレーショ
ンレシーバ内で結晶化され、これによって純粋な無水塩
化第２鉄が得られる。条件を変更することによって、結
晶サイズと形状とを、例えば、微小な結晶形にし、複素
環式化合物の合成の酸化剤として使用するのに適するよ
うにすることができ、種々の結晶サイズ、形状に調節す
ることができる。

【００１８】再使用のため、ポリマーを調製するのに使
用される塩化第２鉄の再循環の主たるプロセスの過程を
図１に示す。

【００１９】この発明における実際の最終プロダクト
は、結晶と無水FeCl₃ であるが、例えば、プロセスの濃
縮の工程から水化学品として知られている溶液中に鉄塩
が得られる。

【００２０】さらにまた、この発明は、原材料として有
機化合物を含むFe²⁺/Fe³⁺ 塩化物を使用するとして説明
されているが、含水鉄含有溶液を無水塩化第２鉄にコン
バートするのにも、この発明は、適用される。この場
合、適用可能なときにのみ前記工程が使用され、例え
ば、リアクタントが濃縮程度の低い塩化第２鉄溶液であ
れば乾燥工程から直接にプロセスを開始してよい。例え
ば、鉄鋼工業に使用される酸洗浄溶液などが、前記溶液
の例として挙げることができる。

【００２１】

【実施例】この発明の実験例を下記に示す。 ・実験例 １ Fe³⁺ 16%、Cl 30.5%の組成を有する塩化第２鉄溶液をス
プレイ乾燥により乾燥させた。乾燥のキャリアーガス
は、空気であって、その温度は、180⁰℃であった。乾燥
プロダクトの分析結果は、Fe³⁺ 34%、Fe²⁺ 0.7% 、Cl 3
8.0%、H₂O 10.8% でありCl^-/Feのモル比率は、1.73であ
った。プロダクトのほぼ50% が分解してしまったが、こ
れは、前記調製方法が、この発明に対応していなかった
からである。

【００２２】上記で得られた中間プロダクト2.2gを昇華
させるとき、結晶無水塩化第２鉄0.8gを昇華させること
ができ、その分析は、次のとおりである： Fe 34%、Fe²⁺ <0.01% 、Cl 61%、Cl^-/Feのモル比率 2.
97

【００２３】得られたリアクタント溶液を重合するとき
に、その組成は以下のようである： Fe³⁺ 0.8% 、Fe²⁺ 1.2% 、Cl^- 4.9%、フリ-HCl 1.3% 。１
リットルが取られ、そしてH₂O₂(4.4g)で酸化され、溶液
が得られた。Fe²⁺は、<0.02% であった。溶液は減圧エバ
ポレータでFeのトータルが13% になるまでエバポレート
された。TOC<0.1%としての有機基質を溶液は含み、それ
によって、エバポレーションの間、それらは取り除かれ
る。溶液5ml がHCl 雰囲気下で流動性−ベッドドライヤ
ーで乾燥される。そして、無水FeCl₂ 2.6gが得られ、そ
の組成は以下のようになっている： Fe(トータル) 32%、Fe²⁺ 1.1% 、Cl 65%、Cl/Fe のモル比率
3.0%、H₂O 0.2%、TOC<0.1%

【００２４】得られた中間生成物2.3gは昇華され、また
Cl_2-サイクル中で昇華（結晶化）され、それによって生
成物としての結晶FeCl₃2.2g が得られた。その組成は以
下の通りである： Fe(トータル) 34%、Fe²⁺ <0.01% 、Cl 66%、Cl/Fe のモル比
率 3.0%、H₂O 0.2%、TOC <0.1% 、収率９３％

【図面の簡単な説明】

【図１】再使用のため、ポリマーを調製するのに使用さ
れる塩化第２鉄の再循環の主たるプロセスの過程を示す
チャート図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シモ・ジョキーネン フィンランド国90150 オウル、ソルサテ ィー 19 Ｂ (72)発明者 ベサ−ペッカ・ジュディン フィンランド国28660 ポリ、オルボキン ティー 16 (72)発明者 ジュハツオマス・ブオリサロ フィンランド国28800 ポリ、タサティー ９ エーエス ２ (72)発明者 シモ・サランネ フィンランド国90100 オウル、サルメラ ンティー 11 ビー 82

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機物質及び／または塩化第１鉄を含む
   可能性をもつ塩化第２鉄を含んでいる水溶液から無水塩
   化第２鉄を調製する方法であって、この方法は、以下の
   工程からなることを特徴とする方法： ａ）前記塩化第１鉄の部分を酸化によって塩化第２鉄に
   コンバートした溶液または塩化第２鉄水溶液から、塩酸
   を含む雰囲気中で乾燥させることにより、水を除去する
   工程と、 ｂ）得られた無水塩化第２鉄を塩素を含む雰囲気におい
   て、気相へ昇華させ、純粋な結晶塩化第２鉄に昇華させ
   ることによって精製する工程。
2. 【請求項２】 過酸化水素が酸化剤として使用されるこ
   とを特徴とする請求項１による方法。
3. 【請求項３】 前記鉄含有溶液の濃度が乾燥工程ｃ）の
   前で１０％から１８％、好ましくは、１３％から１６％
   であることを特徴とする請求項１による方法。
4. 【請求項４】 本質的に乾燥（無水）雰囲気またはHCl
   が不活性ガスで希釈された雰囲気が用いられることを特
   徴とする請求項１による方法。
5. 【請求項５】 乾燥工程に入るプロダクトが結晶水のみ
   を含むように前記溶液が濃縮されることを特徴とする請
   求項１による方法。
6. 【請求項６】 リアクタント溶液が純粋な塩化第１鉄溶
   液または純粋な塩化第２鉄溶液であることを特徴とする
   請求項１による方法。
7. 【請求項７】 溶液の酸化（ｂ）が濃縮（ａ）の前また
   は同時に行われることを特徴とする請求項３または５に
   よる方法。