[发明专利]一种常温常压下将二价铁转化为三价铁的催化氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种常温常压下将二价铁氧化为三价铁的技术，具体的说，通过在水溶性的亚铁盐溶液中加入氧化剂、催化剂和助剂，在常温常压下经过1～4小时反应，就可将二价铁盐转化为三价铁盐。

背景技术

在工业生产中，通常以二价铁盐为原料经过氧化反应生产三价铁盐，例如将氯化亚铁氧化为三氯化铁，硝酸亚铁氧化为硝酸铁，硫酸亚铁氧化为硫酸铁，硫氰酸亚铁氧化为硫氰酸铁等等，氧化反应是二甲铁盐转化为三价铁盐的必经之路。常用的氧化技术包括：(1)催化氧化法，即在催化剂(如NaNO₂、HNO₃等)的作用下，利用空气或氧气将亚铁离子氧化为铁离子；(2)直接氧化法，即采用强氧化剂(如H₂O₂、NaClO₃等)直接将亚铁离子氧化成铁离子。

催化氧化法因为需要较高的温度和较高的反应压力，工业化生产中需用纯氧作氧化剂。若用空气作氧化剂，虽然成本低，但氧化反应时间长，而且需要安装废气(NO_x等)净化处理装置，导致工艺流程繁琐，对设备的要求较高和投资较大。目前的直接氧化法需要在加热的条件下进行，反应温度通常为60～90℃，需要增加热源设备如锅炉、电加热器等等。而且，由于双氧水和氯酸钠等氧化剂在高温下通常容易分解，影响到二价铁的转化效率和三价铁盐的产品品质，从而使得成本增加、产品质量难以保障。

发明内容

本发明需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种常温常压下将二价铁催化氧化为三价铁的技术，在水溶性的亚铁盐溶液中加入氧化剂、催化剂和助剂，在常温常压下经过1～4小时反应，就可将二价铁盐转化为三价铁盐。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

将将水溶性亚铁盐溶解于水中，配制成质量浓度为10～30％的亚铁盐溶液，按照质量比为氧化剂：催化剂：助剂：亚铁盐＝0.01～0.5：0.01～0.1：0.01～0.6：1.0将氧化剂、催化剂和助剂加入亚铁盐水溶液中，调节pH处于2.0～3.0之间，在反应器内混合、搅拌1.0～4.0小时后即得到三价铁的水溶液。所述亚铁盐包括氯化亚铁、硫酸亚铁、硝酸亚铁、硫氰酸亚铁中的一种或多种；

所述氧化剂为水溶性的高锰酸钾、高锰酸钠、次氯酸钠、次氯酸钾、氯酸钠、氯酸钾、高氯酸钠、高氯酸钾、双氧水、次氯酸、亚氯酸、氯酸、高氯酸的一种或多种；

所述催化剂为水溶性亚硝酸钠、亚硝酸钾、亚硝酸铵的一种或多种；

所述助剂为水溶性的硫酸钠、硫酸钾、硫酸铵、碳酸钠、碳酸钾、碳酸铵、氯化钠、氯化钾、氯化铵、磷酸钠、磷酸钾、磷酸铵、硝酸钠、硝酸钾、硝酸铵中的一种或者多种。

本发明与现有技术相比，具有以下的特点：

(1)本发明通过催化氧化方法在常温常压下将二甲铁盐转化为三价铁盐。

(2)本发明将二价铁氧化为三价铁的转化效率≥99％。

(3)本发明不需要加温和加压设施，操作简单，运行成本低，产品质量稳定。

具体实施方式

下面列举4个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。

实施例1

1)将90公斤氯化亚铁溶解在210公斤水中，配置成300公斤质量浓度为30％的氯化亚铁溶液。

2)将45公斤高锰酸钾、4.5公斤亚硝酸钠、54公斤硫酸钠加入到30％氯化亚铁溶液中，用30％氢氧化钠溶液调节pH至2.0，搅拌4小时。

完成上述步骤后，得到410公斤三氯化铁溶液，二价铁的转化率≥99％。

实施例2

1)将10公斤硝酸亚铁溶解在90公斤水中，配置成100公斤质量浓度为10％的硝酸亚铁溶液。

2)将1公斤氯酸钠、0.5公斤亚硝酸铵、2公斤碳酸钠加入到10％硝酸亚铁溶液中，用10％氢氧化钠溶液调节pH至2.5，搅拌1小时。

完成上述步骤后，得到110公斤硝酸铁溶液，二价铁的转化率≥99％。

实施例3

1)将150公斤硫酸亚铁溶解在450公斤水中，配置成600公斤质量浓度为25％的硝酸亚铁溶液。

2)将10公斤次氯酸钾、5公斤双氧水、4.5公斤亚硝酸钾、30公斤磷酸钠加入到25％硝酸亚铁溶液中，用30％氢氧化钠溶液调节pH至2.0，搅拌3小时。

完成上述步骤后，得到660公斤硫酸铁溶液，二价铁的转化率≥99％。

实施例4