CN104003451B - 一种六水三氯化铁的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：首先，确定制备六水三氯化铁的反应体系包含H₂O和FeCl₃；其次，设定制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；最后，按照配料系数θ＝2/3，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，20℃下搅匀静置8小时后，搅动到开始析出固体时，倒入模具，固化成型，即得块状六水三氯化铁；或者，按照配料系数θ＝0.89-1.2，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，搅拌冷却后，即得沙状六水三氯化铁。

Description

一种六水三氯化铁的制备方法

技术领域

本发明涉及一种六水三氯化铁的制备方法。

背景技术

六水三氯化铁分子式：FeCl₃.6H₂O英文名：Ferricchloridehexahydrate，外观：褐黄色晶体性能：无臭味，有涩味，吸湿性强有潮解性，在空气中可潮解成红棕色液体。极易溶于水，水溶液呈强酸性，可使蛋白质凝固。易溶于乙醇、丙酮，也可溶于液体二氧化硫、乙胺、苯胺，不溶于甘油、三氯化磷。用途：主要用作水处理剂，印刷制版、电子线路图板的腐蚀剂、冶金工业的氯化剂、染料工业的氧化剂和媒染剂、有机合成工业的催化剂和氧化剂、氯化剂，是制造其他铁盐、颜料的原料以及用于矿山选矿。

传统的工艺方法可以将FeCl₃.6H₂O制成沙状，也可以制成不规则的块状。其基本工艺是：(1)将FeCl₃溶液浓缩到质量浓度为50％左右，冷却搅拌出沙状FeCl₃.6H₂O产品；(2)将FeCl₃溶液浓缩到FeCl₃含量为60％左右，让其冷却结晶成固体FeCl₃.6H₂O，再打碎成不规则的小块状。

但是，上述传统的工艺方法制备的FeCl₃.6H₂O，其化学纯度不好，杂质含量高。另外，制成不规则的块状FeCl₃.6H₂O，棱角太锋利，容易刺破包装袋，进入潮气，引起FeCl₃.6H₂O水解而结块，不易取用。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的一个目的在于提供一种块状或沙状六水三氯化铁的制备方法，其FeCl₃.6H₂O的纯度高、产率高，而且工艺简单。

本发明的另一个目的在于提供一种六水三氯化铁的制备方法，其形状为半球状，利用包装和储存。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

(1)一种六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，确定制备六水三氯化铁的反应体系包含H₂O和FeCl₃；

其次，设定制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；

最后，按照配料系数θ＝2/3，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，20℃下搅匀静置8小时后，搅动到开始析出固体时，倒入模具，固化成型，即得块状六水三氯化铁。

优选地，所述六水三氯化铁的反应体系还包含有HCl和NaClO₃。

优选地，所述反应体系中FeCl₃为萃取纯化的FeCl₃；其萃取纯化工艺为：先将FeCl₃溶于HCl和H₂O中，通过萃取塔中的有机溶剂甲基-异丁基酮或***萃取FeCl₃，然后再通过H₂O反萃取FeCl₃所得。

优选地，按照配料系数θ＝2/3，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，20℃以下搅匀静置8小时后，搅动到开始析出固体时，置入半球形模具中20℃以下自然固化，2-3小时后脱模并密封包装。

(2)一种六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，确定制备六水三氯化铁的反应体系包含H₂O和FeCl₃；

其次，设定制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；

最后，按照配料系数θ＝0.89-1.2，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，搅拌冷却后，即得沙状六水三氯化铁。

优选地，所述配料系数θ的选取随环境温度的升高而增加。

优选地，所述六水三氯化铁的反应体系还包含有HCl和/或NaClO₃。

优选地，所述反应体系中FeCl₃为萃取纯化的FeCl₃；其萃取纯化工艺为：先将FeCl₃溶于HCl和H₂O中，通过萃取塔中的有机溶剂甲基-异丁基酮或***萃取FeCl₃，然后再通过H₂O反萃取FeCl₃所得。

本发明创造性地引进了一个制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中＝M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；只要测定含有FeCl₃的溶液中的FeCl₃含量(质量)的百分数，就可求出反应体系中最佳的H₂O的质量的百分数。

例如，测得FeCl₃溶液中FeCl₃的含量为62％，即0.62，那么H₂O的含量就是0.38，即38％，要把它制成FeCl₃.6H₂O，则应加H₂O设为X，(因为FeCl₃.6H₂O中FeCl₃含量理论值应为60％，即0.60，其中θ＝M_H₂O/M_FeCl₃的比值为2/3)，按下式计算

θ＝M_H₂O/M_FeCl₃＝(0.38+X)/0.62＝2/3

计算出X＝0.0333，即3.33％，称出含62％FeCl₃的料液的重量乘以3.33％，即为应加的水的数量(质量数)。

反之，如果FeCl₃含量低于60％，则应补加无水三氯化铁，公式如下：

θ＝M_H₂O/(M-FeCl₃+Y)＝2/3

例如，测得FeCl₃含量为58％，则应加FeCl₃的数量如下：

θ＝0.42/(0.58+Y)＝2/3

计算出Y＝0.05，即5％。称出含58％FeCl₃的料液的重量，再乘以5％，即为应补加的无水三氯化铁的重量。

按照以上的方法，就可以将含有FeCl₃的溶液的浓度调整到FeCl₃含量为60％的浓度，即FeCl₃.6H₂O的含量可达到100％，杂质还要占一定的份额，只是H₂O的含量相应少了一些。

在制备沙状FeCl₃.6H₂O时，这个θ值的概念用处更大了。根据环境温度，可以将θ值控制在0.89-1.20之间，环境温度愈低，θ值应愈大,因为环境温度愈低,FeCl₃的溶解度愈小，H₂O份量少了，析出的太多，不成沙状晶体，成为泥一样的胶体,不好脱水，也起不到纯化的作用。在制备沙状FeCl₃.6H₂O时，调节好θ值，则可大大提高产品的品质，即达到高纯的目的。

本发明的贡献之二是在制备块状FeCl₃.6H₂O时，使用半圆形的球状模具。这样制备出来的FeCl₃.6H₂O为半球状，没有锋利的棱角，不易刺破塑料包装袋，保证了密封效果，可长期保存，不变质。另一个好处是，半球状有球状的面，相互接触面小,不易粘连；尤其是夏天温度高时，即使有点粘连，也容易散开，这是它的另一大优点。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

用无水三氯化铁(FeCl₃)制备沙状六水三氯化铁(FeCl₃.6H₂O)

在1000升搪瓷玻璃夹套反应缶中加纯水700升,盐酸15升,无水三氯化铁FeCl₃800kg，搅拌溶解后用离心机(帆布或747丙纶滤布)过滤；再真空过滤(747丙纶滤布),测出FeCl₃含量。

根据环境温度，确定配料系数θ。申请人经过大量的实验验证，环境温度20℃、15℃、10℃、5℃分别对应的配料系数θ为0.9、1.0、1.1、1.2。

根据确定配料系数θ，计算纯水的加入量，确保θ值调到0.9-1.20之间，在搅拌下冷却，让其析出FeCl₃.6H₂O沙状结晶。

最后，离心机甩干，包装。包装里层为聚乙烯食品包装袋，外层为厚度0.1mm的聚乙烯袋,最外为纸板桶。

实施例2：

用无水FeCl3制备半球状FeCl3.6H2O

在1000升搪玻璃夹套反应缶中,加纯水500升,盐酸15升,无水FeCl₃800kg搅拌溶解后测出FeCl₂含量，再按FeCl₂量的摩尔数分次加入NaClO₃(氯酸钠)，每1摩尔FeCl₂共加17.67克NaClO₃。应用K₃Fe(CN)₆检验无Fe⁺²时，过滤。

将滤液接到20升的塑料桶中，每桶20kg。用SnCl₂–K₂Cr₂O₇法测FeCl₃的百分含量A,再按下式加水调节

θ＝(1-A+x)/A＝2/3

求出应加水的质量百分数，再乘以20kg,即为应加的水量。加水后，搅匀静置过夜(20℃以下)8小时以上后，搅动到开始析出结晶时，尽快倒入半球型模具中，让它自然固化(20℃以下)成形；2-3小时后脱模倒出，进行密封包装。

另外，也可以使用以上实施例1制出的沙状FeCl₃.6H₂O，加热熔化后，浓缩到θ＝2/3(即FeCl₃含量为60％)时，按照以上步骤制成半球型，含量可达99％以上。其杂质含量很低，因为沙状原料是经过提纯的。

实施例3

也可用市面上买来的沙状六水三氯化铁FeCl₃.6H₂O按以上实施例1或实施例2来纯化，制造沙状FeCl₃.6H₂O或者半球状FeCl₃.6H₂O，只是用θ值计算时，要考虑到FeCl₃.6H₂O原料中已有40％的水(或者还稍多些)，FeCl₃只占60％(或者还稍少点)。

实施例4

参照实施例1制备沙状FeCl₃.6H₂O时，也可以参照实施例2用NaClO₃氧化去除溶液中的FeCl₂。

实施例5

为了得到更纯的沙状FeCl₃.6H₂O，可以先用有机混合溶剂将FeCl₃萃取到有机层中，再用等体积的纯水将有机层中的FeCl₃反萃取回水中。将水相蒸发浓缩到θ＝0.90-1.20之间(根据环境温度选取θ值)，其他步骤同实施例1。

具体地，萃取FeCl₃工艺为：将15kgFeCl₃溶于0.5升HCl和40升H₂O中。搅拌过滤(此滤液中含FeCl₃约为37.5％)后，加75升HCl，置于安有循环泵的槽中。

(1)将FeCl₃萃取到有机相中，往萃取塔(安在循环泵槽的上方)中加150升有机混合溶剂(甲基-异丁基酮或***)。开启循环泵，让FeCl₃的溶液从上淋下通过有机层进行萃取(1-5次)。等待15分钟，让两相分层。将下层水相(约115-120升)放出，转到废液储备槽中，留待他用。

(2)将FeCl₃又反萃取回水相，再往循环泵槽中加入150升纯水，开启萃取循环泵，让纯水从上淋下，通过有机层，将FeCl₃反萃取回水相。反复1-5次，再等待15分钟，让两相分离。

(3)取出水相转到减压蒸发浓缩缶中，减压浓缩到θ＝0.9-1.20(根据环境温度)，冷却搅拌析出沙状FeCl₃.6H₂O。

实施例6

为了得到更纯的半球状FeCl₃.6H₂O，可将实施例5制得的高纯沙状FeCl₃.6H₂O加热溶解后，按照θ＝2/3来加水调节FeCl₃含量为60％，再按实施例2的步骤制成半球状FeCl₃.6H₂O。

本发明能够提高FeCl₃.6H₂O的产率和纯度；另外半球状的FeCl₃.6H₂O可防止天热容易结块，使用方便，而且不易刺破塑料袋，保证了密封效果，不易吸潮而结块。

尽管以上对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。

Claims (6)

1.一种六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，确定制备六水三氯化铁的反应体系包含H₂O和FeCl₃；

其次，设定制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；

最后，按照配料系数θ＝2/3，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，20℃下搅匀静置8小时后，搅动到开始析出固体时，倒入模具，固化成型，即得块状六水三氯化铁；

其中，所述六水三氯化铁的反应体系还包含有HCl和NaClO₃；

所述反应体系中FeCl₃为萃取纯化的FeCl₃；其萃取纯化工艺为：先将FeCl₃溶于HCl和H₂O中，通过萃取塔中的有机溶剂甲基-异丁基酮或***萃取FeCl₃，然后再通过H₂O反萃取FeCl₃所得。

2.根据权利要求1所述的六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，按照配料系数θ＝2/3，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，20℃以下搅匀静置8小时后，搅动到开始析出固体时，置入半球形模具中20℃以下自然固化，2-3小时后脱模并密封包装。

3.一种六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，确定制备六水三氯化铁的反应体系包含H₂O和FeCl₃；

其次，设定制备六水三氯化铁的反应体系的配料系数θ＝M_H₂O/M_FeCl₃，其中M_H₂O表示H₂O在反应体系的质量数，M_FeCl₃表示FeCl₃在反应体系中的质量数；

最后，按照配料系数θ＝0.89-1.2，调整反应体系为H₂O和FeCl₃的质量数，搅拌冷却后，即得沙状六水三氯化铁。

4.根据权利要求3所述的六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，所述配料系数θ的选取随环境温度的升高而增加。

5.根据权利要求3所述的六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，所述六水三氯化铁的反应体系还包含有HCl和/或NaClO₃。

6.根据权利要求3所述的六水三氯化铁的制备方法，其特征在于，所述反应体系中FeCl₃为萃取纯化的FeCl₃；其萃取纯化工艺为：先将FeCl₃溶于HCl和H₂O中，通过萃取塔中的有机溶剂甲基-异丁基酮或***萃取FeCl₃，然后再通过H₂O反萃取FeCl₃所得。