三氯化鐵性質(zhì)生產(chǎn)原理及檢測(cè)方法

名  稱  氯化鐵  Iron(Ⅲ)Cloride

別  名  三氯化鐵、氯化高鐵

分子式  FeCl₃

物化性質(zhì)  

水處理用氯化鐵有固體和液體兩種產(chǎn)品。

無(wú)水三氯化鐵為六角形暗色片狀結(jié)構(gòu)。有金屬光澤，在透色光下顯紅色，折射光下顯綠

色，有時(shí)呈淺褐色至黑色。熔點(diǎn)304~(2，并開(kāi)始升華；沸點(diǎn)332~C。相對(duì)密度(25~C)2．90

(2．898)。蒸氣密度的測(cè)定顯示，氯化鐵在升至400~C時(shí)，其氣相為二聚體；溫度再高時(shí)便開(kāi)始離解，在有過(guò)量氯存在下，于750~C時(shí)，變?yōu)閱误w；當(dāng)無(wú)過(guò)量氯存在時(shí)，則于200^。C以上分解為氯化亞鐵和氯。氯化鐵易吸收水分，在濕空氣中強(qiáng)烈吸濕的結(jié)晶則形成一系列水合物(Fe Cl₃·xH：O，。x=6、3.5、2.5、2，多數(shù)情況下為六水合物)，并吸收更多的水分而潮解。易溶于水、醇、醚、酮，微溶于二硫化碳，實(shí)際上不溶于乙酸乙酯。

  結(jié)晶產(chǎn)品是三氯化鐵的六水合物FeCl₃·6H₂0。熔點(diǎn)約37~t2。外觀為黃褐色結(jié)晶，極易吸潮，且以[FeCl₂(H₂0)：]Cl·2H₂0的形式存在。稍有氯化氫的刺激性味道。

氯化鐵的水溶液呈強(qiáng)酸性。若將該溶液稀釋，并以堿緩慢中和，則[Fe(H₂0)₆]³⁺便脫去一個(gè)質(zhì)子而生成黃色的[Fe(OH)(H₂0)₅] ⁴⁺和二聚體[Fe(OH)₂(H₂0)₈] ⁴⁺；若進(jìn)一步中和，則生成褐色的膠態(tài)狀FeO(OH)；溫度升高時(shí)，便有氫氧化鐵沉淀出來(lái)。

  氯化鐵是一種強(qiáng)氧化劑。許多金屬(如Fe、Cu、Ni、Pt、Mn、Pb和Sn)能被氯化鐵溶液溶解而生成二氯化物。鎂溶解于溶液中則釋放出氫。堿金屬碳酸鹽則被分解而放出二氧化碳。氯化鐵在空氣中加熱時(shí)，產(chǎn)生氧化鐵(Ⅲ)和氯。在200^.C以上，氯化鐵迅速被氫還原為金屬鐵。氯化鐵的水溶液中若通人硫化氫，便被還原成二氯化鐵，同時(shí)析出單體硫。

       氯化鐵能與亞鐵氰化鉀反應(yīng)，生成深藍(lán)色普魯土藍(lán)：

                                                   3K₄Fe(CN)₆Cl₃→ Fe₄[Fe(CN)₆]₃↓++12KCl

        氯化鐵的六水合物(FeCl₃·6H₂0)在水中的溶解度見(jiàn)表1—4。

表1—4  氯化鐵六水合物在水中的溶解度／(g／100g H₂0)

合成方法 

固體產(chǎn)品采用氯化法、低共熔混合物反應(yīng)法和四氯化鈦副產(chǎn)法，液體產(chǎn)品采用鹽酸法和

一步氯化法。

(1)、氯化法  

         以廢鐵屑和氯氣為原料，在一立式反應(yīng)爐內(nèi)反應(yīng)，生成的三氯化鐵蒸氣和尾氣由爐的頂部排出，進(jìn)入捕集器冷凝為固體結(jié)晶，即是成品。尾氣中含有少量未反應(yīng)的游離氯和三氯化鐵。用氯化亞鐵溶液吸收氯氣，得到三氯化鐵溶液作為副產(chǎn)品。生產(chǎn)操作中，三氯化鐵蒸氣與空氣中水分接觸后強(qiáng)烈發(fā)熱，并放出鹽酸氣，因此管道和設(shè)備要密封良好。整個(gè)系統(tǒng)在負(fù)壓下操作。

       反應(yīng)式如下：

                                               2Fe十3C1₂→2FeCl₃

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 工藝流程框圖見(jiàn)圖1—3。

圖1—3  氯化法工藝流程圖

    (2)、低共熔混合物反應(yīng)法(熔融法)  在一個(gè)帶有耐酸襯里的反應(yīng)器中，令鐵屑和干燥氯氣在三氯化鐵與氯化鉀或氯化鈉的低共熔混合物(例如，70％FeCl₃和30％KCl)內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)。

首先，鐵屑溶解于共熔物(600^。C)中，并被三氯化鐵氧化成二氯化鐵，后者再與氯氣反應(yīng)生成三氯化鐵，升華后被收集在冷凝室中。該法制得的三氯化鐵純度高。

    (3) 、三氯化鐵溶液的合成方法  將鐵屑溶解于鹽酸中，先生成二氯化鐵，再通人氯氣氧化成三氯化鐵。冷卻三氯化鐵濃溶液，便產(chǎn)生三氯化鐵的六水物結(jié)晶。

 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 

　　　　　　　　　　　　　　　　　凈水劑氧化鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB4482---93 具體指標(biāo)見(jiàn)表1—5。

表1—5  凈水劑氯化鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB4482---93)

檢測(cè)方法

 　　GB 4482--93的第5．1節(jié)規(guī)定使用碘量滴定法測(cè)定水中的氯化鐵含量。方法提要為：在酸性條件下，三價(jià)鐵和碘化鉀反應(yīng)析出碘。以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)滴定溶液滴定。

用途與用法  

　　氯化鐵大量用于水處理行業(yè)。在水處理中用作絮凝劑和沉淀劑，用于處理生活用水、工業(yè)用水、市政污水和工業(yè)廢水等。

利用氯化鐵處理市政污水和工業(yè)廢水，其效果極佳。因?yàn)樗軐⑽鬯驈U水中的重金屬和硫化物沉淀出來(lái)；同時(shí)，所形成的氫氧化鐵礬花又能將水中難于降解的油類和聚合物等雜質(zhì)吸附除去。處理后的廢水中磷含量也大幅度下降。

　　氯化鐵在有機(jī)化學(xué)合成中用作脂肪烴和芳香化合物的氯化劑；用作Friedel-Crafts合成反應(yīng)和縮聚反應(yīng)的催化劑。用于金屬表面處理、銀銅礦石的氯化處理以及電子印刷電路板和印刷業(yè)銅版制作。還用作織物印花輥雕版的蝕刻劑、制造其他鐵鹽的原料及織物染色和印花的媒染劑等。

　　氯化鐵和石灰調(diào)節(jié)污泥，可提高其脫水率，從而得到適于處置或焚燒的干污泥。

安全衛(wèi)生與防護(hù) 

 　　本品不燃，但有腐蝕性。刺激皮膚使之發(fā)紅、疼痛，并使眼結(jié)膜充血、視力模糊。消化道腐蝕后，有咽痛、腹痛、腹瀉、惡心現(xiàn)象。操作時(shí)應(yīng)戴手套、安全鏡。沾染時(shí)，用大量水沖洗眼睛，脫去被沾染衣服、沖洗污染部位、清洗口腔，多喝些牛奶，送醫(yī)院治療。泄漏時(shí)，掃凈漏出物，再用大量水沖洗。生產(chǎn)設(shè)備要密封，車間通風(fēng)要良好。

包裝與儲(chǔ)運(yùn) 

　　　固體產(chǎn)品用內(nèi)襯食品用塑料袋封口的鐵桶、聚乙烯塑料桶或纖維板桶包裝。每桶凈重50ks。包裝容器應(yīng)有明顯的“凈水劑”字樣，“腐蝕性物質(zhì)”和“防潮”標(biāo)志。

      液體產(chǎn)品用專用槽車或食品級(jí)聚乙烯塑料桶包裝。如用塑料桶包裝，則每桶凈重50kg。包裝容器應(yīng)有明顯的“凈水劑”字樣、“腐蝕性物質(zhì)”標(biāo)志。

       應(yīng)貯存在陰涼、通風(fēng)、干燥的庫(kù)房?jī)?nèi)。不宜露天堆放。應(yīng)防止雨淋、避免碰撞和受有毒物污染。