氢氧化铁广泛应用于哪些领域？

【背景及概述】^[1][2]

铁属于第Ⅷ副族的铁磁金属。氢氧化铁亦称水合氧化铁，化学式Fe(OH)₃，深棕色絮状沉淀，相对密度为3.4～3.9，加热时逐渐分解而成氧化铁。具有两性，但其碱性强于酸性，新制得的氢氧化铁易溶于无机酸和有机酸，亦可溶于热浓碱。在酸中的溶解度随制品制成的时间长短而异，放置若干时间后则难溶解。不溶于水和乙醇。极强氧化剂，如次氯酸钠、在碱性介质中，能将新制的氢氧化铁氧化成+Ⅵ氧化态的高铁酸钠Na₂FeO₄。氢氧化铁可用来制颜料、药物，也可用来做砷的解毒药等。由可溶性Fe(Ⅲ)盐溶液加氨水沉淀来制取氢氧化铁。

氢氧化铁是一种非晶态物质，可用来制颜料、药物、净水剂，也可用于做砷的解毒剂。氧化铁(三氧化二铁)为红棕色粉末，工业上称为氧化铁红，用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色，是无机颜料，在涂料工业中用作防锈颜料。也用作橡胶、人造大理石、地面水磨石的着色剂，塑料、石棉、人造革、皮革揩光浆等的着色剂和填充剂，精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。因其广泛应用，研究和开发纯度高、工艺简单、环境友好的氢氧化铁生产方法具有重要现实意义和广阔的发展前景。

【应用】^[1][3]

氢氧化铁是胶状沉淀，表面吸附性强，特别是新鲜沉淀更有优异的吸附性能，有广泛的应用：

1）用作砷的解毒剂。

2）在湿法冶金工业中用于净化溶液中某些杂质阳离子。

3）用来共沉淀吸附富集痕量元素，分离微量杂质。例如由海水中分离铀和去除海水中的微量成分，一般都用水合氧化铁。在含有200微克铀的100 毫升海水中，加入含铁3毫克以上的水合氧化铁，控制pH 5～6即可100%吸附铀。控制pH 也能去除海水中微量成分。pH 6以下，能共沉析出V、Mo、Sn、As、Be、B等元素；pH6 以上能共沉析出Cu、Zn、Cd、Hg、Cr、Mn、Pb、Bi、Se、Pt等元素。使用水合氧化铁还能选择吸附某些金属离子，以与其他离子分离。例如，在 pH 10时能共沉Ba与溶液中Cs分离，共沉 Be与溶液中Li分离等。

4）制备高纯试剂。例如基准试剂NaCl的生产中，采用水合氧化铁共沉Al、Si微量杂质。在普通试剂生产中，常控制pH，使铁(Ⅲ)离子水解生成水合氧化铁沉淀而去除杂质铁。水合氧化铁用作颜料，称为人造铁丹颜料。其中最重要的有Fe₂O₃· H₂O，可作黄色颜料，它具有非常明亮而纯净的赭黄色，并带有从柠檬黄至桔红的色调。温度高于150～200℃时，黄色水合氧化铁脱水而转变为红色氧化铁。

5）水合氧化铁还可用作醛反应的催化剂。

6）制备共沉淀氢氧化铁酸奶，该方法利用 共沉淀法制备出符合要求的共沉淀氢氧化铁，再将该共沉淀氢氧化铁作为强化剂加入，制作 铁强化酸奶。本方中涉及到的共沉淀氢氧化铁具有粒子粒径小（粒径小于100nm，为纳米粒）、在酸中易溶解、机体内易吸收、制备简单、成本低、安全、对产品感官性质影响小等特点； 加入到酸奶中能够弥补普通酸奶中铁元素含量不足的问题，同时程度的保证了酸奶的原 有风味和口感。

【制备】^[4][5]

1. 湿法：将一定量的5％硫酸亚铁 溶液迅速与过量氢氧化钠溶液反应(要求碱过量)，在常温下通入空气，使之全部变为红棕 色的氢氧化铁胶体溶液，作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体，以硫酸亚铁为介质，通入空气，在75～85℃，金属铁存在条件下，硫酸亚铁与空气中氧气作用生成三氧化二铁 (即铁红)沉积在晶核上，溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁，硫酸亚铁再 被空气氧化成铁红继续沉积，这样循环至整个过程结束，生成红色氧化铁。

2. 干法：硝酸与铁屑反应生成硝酸亚铁，经冷却结晶、脱水干燥、研磨后，在600～700℃煅烧8～10h，再经 水洗、干燥、粉碎制得氧化铁红产品。也可以氧化铁黄为原料，经600～700℃煅烧制得氧化铁红。

3. 一种氯化铁电转化直接制备氢氧化铁或氧化铁的方法，按照以下步骤进行：

步骤1：对氯化铁水溶液进行电解，电解的工艺为：10℃≤温度<100℃，电解的电压 ≥2.2V；

步骤2：控制阳离子膜电解槽中阴极室电解液的pH值为8～12，使阳离子膜电解槽阴极室内直接生成氢氧化铁；

步骤3：对阳离子膜电解槽的阴极室进行搅拌，阴极室电解液和氢氧化铁定向流动，通过过滤装置进行过滤，固液分离，得到氢氧化铁和滤液，滤液循环返回至阴极室作为 阴极室电解液；阳极室溶液连续抽出，经调节浓度后返回阳极室；收集阳极气体获得副产品氯气，收集阴极气体获得副产品氢气；

步骤4：将氢氧化铁烘干，得到氢氧化铁产品。

4.一种含铁含锌的污泥提取铁并制备氢氧化铁的方法，包括以下步骤：

步骤1，溶解及过滤向含铁含锌的污泥中加入盐酸，使含铁含锌的污泥充分溶解；在12℃～35℃条件 下，向其内加入碱液，调节pH值为4-7，将污泥溶液均匀搅拌后，静置300min～500min后过滤 得到含锌含铁溶液，含锌含铁溶液中含有氢氧化亚铁。所述盐酸的质量百分数浓度为7％～35％，按固液比，盐酸：含铁含锌的污泥为0.5～4：1。

步骤2，低温氧化将氧化性气体通入步骤1得到的含锌含铁溶液中，使其部分的Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，氧化时间为6-7h，溶液呈现黄褐色，则氧化充分完成。

步骤3，过滤分离铁和锌将步骤2氧化后的含锌含铁溶液进行过滤，得到滤饼和含锌的溶液，所述滤饼为氢 氧化铁胶体。

步骤4，制备氢氧化铁将步骤3得到的滤饼洗涤后，得到高纯度的氢氧化铁。

【主要参考资料】

[1] 科学技术社会辞典·化学

[2] 中国中学教学百科全书·化学卷

[3] 李诚；洪南华；全海慧；石惠民；付刚. 制备共沉淀氢氧化铁酸奶的方法. CN201210163380.1，申请日2012-05-23

[4] 张廷安；豆志河；刘燕；潘喜娟；吕国志；赵秋月；牛丽萍；傅大学；张伟光. 一种氯化铁电转化直接制备氢氧化铁或氧化铁的方法. CN201710324343.7，申请日2017-05-10

[5] 高波；徐宁；胡成龙；王艺璇；邢鹏飞；娄太平. 一种含铁含锌的污泥提取铁并制备氢氧化铁的方法CN201711364389.8，申请日2017-12-18