一种磁性氧化铁的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磁性氧化铁的制备方法。所述制备方法，包括如下步骤：1)采用酸酸化硫酸亚铁；2)将酸化后的硫酸亚铁与双氧水混合进行反应，制得羟基氧化铁前驱体；3)将所述羟基氧化铁前驱体与碳酸氢铵或碳酸铵进行中和反应，得到反应产物；4)对所述反应产物进行固液分离，收集固相；5)对所述固相依次进行干燥和焙烧，制得磁性氧化铁。该磁性氧化铁晶格缺陷较多，具有大量的活性结合位点，而且也具有大的比表面积，进而吸附能力强，可广泛用于污水处理和气体净化领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于污水处理及脱硫净化
，具体涉及一种磁性氧化铁的制备方法。
技术介绍
在污水处理及脱硫净化
，常需要试剂脱除污水中的杂质或含硫物质中的硫，进而达到净化污水和含硫物质的目的。特别是，煤或者石油中含有较多的含硫物质，在利用其制备化工原料的过程中会释放硫化氢，直接导致后续生产工段中催化剂活性物质中毒失活。为了避免出现上述问题，现有技术通常会采用脱硫剂脱除上述过程中释放的硫化氢。为了能较好地实现硫化氢的脱除，研究者探究了脱硫剂的组成及结构等对硫化氢脱除效果的影响，并制得了种类繁多的脱硫剂。现制得的脱硫剂多以铁系脱硫剂、锰氧化物脱硫剂、固体碱/液体碱脱硫剂、活性炭脱硫剂或者分子筛负载活性金属为主。其中，铁系脱硫剂是较为传统的脱硫剂之一，该类型脱硫剂主要是以铁氧化物作为脱硫剂的活性组分，所述铁氧化物包括四氧化三铁、三氧化二铁以及水合氧化铁，且铁系脱硫剂中的脱硫剂主活性组分多数包括上述铁氧化物中的两种或者三种。进一步地，研究者发现铁系脱硫剂的组成及结构等与其制备方法之间存在着密切的联系，不同的制备方法将得到具有不同晶型和形貌的铁系脱硫剂。例如，中国专利文献CN101585557A公开了一种磁性氧化铁制备方法及其制得的磁性氧化铁脱硫剂。该制备方法，包括如下步骤：1)将固体可溶性亚铁盐与固体氢氧化物，按铁与氢氧根的摩尔比为1:2-1:3进行混合；2)将步骤1)所得混合料通过混捏完成反应，在所述混捏过程中，控制物料温度不超过70℃；3)将步骤2)所得反应产物在空气中晾干；4)将步骤3)所得物料水洗并过滤；5)将步骤4)所得物料自然干燥或烘干；6)将步骤5)所得产物于150-500℃焙烧即可。通过上述方法制得的磁性氧化铁为Fe21.333O32，经测试，该磁性氧化铁脱硫剂的硫容达到62.0％。上述技术通过将固体可溶性亚铁盐与固体氢氧化物混合，得到混合料，并对混合料进行混捏完成反应，在混捏过程中，控制物料温度不超过70℃，通过空气中氧气的氧化作用，最终将混合料氧化成无定型羟基氧化铁，但是整个氧化过程进行平缓、耗时长，氧化速率较慢，晶粒逐渐长大，最终形成带有晶型的羟基氧化铁，从而造成晶体缺陷减少、活性位点减少、比表面积降低，物理吸附能力和化学吸附能力相应下降，最终导致经焙烧后制得的磁性氧化铁的晶体缺陷少，比表面积下降，与硫元素结合的活性位点少。
技术实现思路
为此，本专利技术所要解决的是磁性氧化铁中活性位点少、比表面积小的缺陷，进而提供一种制备周期短、活性位点多、比表面积大的γ-Fe2O3的制备方法。本专利技术所提供的γ-Fe2O3的制备方法，包括如下步骤：1)采用酸酸化硫酸亚铁；2)将酸化后的硫酸亚铁与双氧水混合进行反应，制得羟基氧化铁前驱体；3)将所述羟基氧化铁前驱体与碳酸氢铵或碳酸铵进行中和反应，得到反应产物；4)对所述反应产物进行固液分离，收集固相；5)对所述固相依次进行干燥和焙烧，制得γ-Fe2O3。进一步地，步骤1)中，所述硫酸亚铁和所述酸的摩尔比为1：(0.25～0.4)；进一步地，步骤2)中，所述硫酸亚铁和所述双氧水的摩尔比为1：(0.55～0.7)；所述反应步骤的温度为20-30℃。进一步地，所述羟基氧化铁前驱体与所述碳酸氢铵或所述碳酸铵的摩尔比为1：(5-7)；所述中和反应步骤的温度为25-50℃。进一步地，所述干燥步骤的温度不超过100℃，所述焙烧步骤的温度为350～450℃。进一步地，步骤1)中，所述酸为硫酸；所述硫酸亚铁为以固体硫酸亚铁或硫酸亚铁的水溶液的形式存在。进一步地，所述硫酸的浓度为60wt％～98wt％；所述硫酸亚铁的水溶液中硫酸亚铁含量在90wt％以上。进一步地，步骤2)中，所述双氧水的浓度为30～50wt％。进一步地，步骤5)中，还包括收集所述固液分离后的所得液相以及水洗所述固相后的水洗液，并将所述液相和所述水洗液蒸干即得硫酸铵；步骤5)中，所述干燥为喷雾干燥。进一步地，所述喷雾干燥是采用水将所述固相配成浓度为10wt％～20wt％的浆液，并于≤100℃下干燥。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)本专利技术实施例所提供的磁性氧化铁的制备方法，采用双氧水将二价铁快速氧化成三价铁，再结合中和反应，制得羟基氧化铁前驱体，紧接着通过干燥羟基氧化铁前驱体，制得无定形羟基氧化铁，在上述过程中，快速氧化和中和反应均会快速释放大量的热，快速释放的热导致羟基氧化铁前驱体(绿锈)以及干燥后得到的无定形羟基氧化铁的缺陷多，进而导致其经干燥和焙烧后得到的磁性氧化铁晶体缺陷也多、这些缺陷最终成为活性结合位点，提高了磁性氧化铁的穿透硫容；再者快速的氧化和中和反应也缩短了磁性氧化铁的制备周期；同时通上述的快速氧化、中和和干燥，确保得到无定形羟基氧化铁，避免生成其余晶相的羟基氧化铁或是铁的其它氧化物晶相；最后对无定形羟基氧化铁进行焙烧即得到磁性氧化铁；通过XRD测试，可知最终制得的磁性氧化铁是以γ-Fe2O3的形式存在，而且从XRD图谱可观察到γ-Fe2O3的峰形较缓，类似馒头峰，表明γ-Fe2O3晶化程度差、晶体粒径小、形状趋于规则形状，进一步表明其具有较大的比表面积和较多的点缺陷。2)本专利技术实施例所提供的磁性氧化铁的制备方法，将羟基氧化铁前驱体在温度不超过100℃，焙烧温度在350～450℃下保证了磁性氧化铁是以γ-Fe2O3的形式存在，该γ-Fe2O3不但具有大量的活性结合位点，而且也具有大的比表面积。3)本专利技术实施例所提供的磁性氧化铁的制备方法，采用酸酸化硫酸亚铁，在酸化过程中，严格控制硫酸亚铁和酸的摩尔比在1：(0.25～0.4)之间；接着将酸化后的硫酸亚铁与双氧水混合进行反应，制得羟基氧化铁前驱体，并控制硫酸亚铁和双氧水的摩尔比为1：(0.55～0.7)，然后直接将羟基氧化铁前驱体与碳酸氢铵或碳酸铵进行中和反应，得到反应产物，反应产物经固液分离，收集固相，同时也收集液相，液相蒸干后就得到了硫酸铵；固相干燥和焙烧后就制得了磁性氧化铁，通过上述制备方法，减少了酸和双氧水的添加量，避免过量的酸与原料反应，提高了碳酸氢铵或碳酸铵的原料利用率，也避免了过量的双氧水与碳酸氢铵或碳酸铵反应生成过碳酸氢铵或过碳酸铵，进而影响硫酸铵的纯度。同时，酸和双氧水添加量的减少也降低了原料成本。4)本专利技术实施例所提供的磁性氧化铁的制备方法，在制备过程中无需对整个反应体系的pH值进行调控，简单易于操作，同时直接回收了高纯度的硫酸铵，可用作农用肥，无需后续繁琐的硫酸铵回收步骤；制得的磁性氧化铁可广泛用于污水处理和气体净化领域。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1制得的γ-Fe2O3的X射线衍射图。具体实施方式为了更好地说明本专利技术的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本专利技术做进一步描述。本专利技术可以以许多不同的形式实施，而不应该被理解为限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例，使得本公开将是彻底和完整的，并且将把本专利技术的构思充分传达给本领域技术人员，本专利技术将仅由权利要求本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种γ‑Fe2O3的制备方法，包括如下步骤：1)采用酸酸化硫酸亚铁；2)将酸化后的硫酸亚铁与双氧水混合进行反应，制得羟基氧化铁前驱体；3)将所述羟基氧化铁前驱体与碳酸氢铵或碳酸铵进行中和反应，得到反应产物；4)对所述反应产物进行固液分离，收集固相；5)对所述固相依次进行干燥和焙烧，制得γ‑Fe2O3。

【技术特征摘要】
1.一种γ-Fe2O3的制备方法，包括如下步骤：1)采用酸酸化硫酸亚铁；2)将酸化后的硫酸亚铁与双氧水混合进行反应，制得羟基氧化铁前驱体；3)将所述羟基氧化铁前驱体与碳酸氢铵或碳酸铵进行中和反应，得到反应产物；4)对所述反应产物进行固液分离，收集固相；5)对所述固相依次进行干燥和焙烧，制得γ-Fe2O3。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述硫酸亚铁和所述酸的摩尔比为1：(0.25～0.4)。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述硫酸亚铁和所述双氧水的摩尔比为1：(0.55～0.7)；所述反应步骤的温度为20-30℃。4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述羟基氧化铁前驱体与所述碳酸氢铵或所述碳酸铵的摩尔比为1：(5-7)；所述中和反应步骤的温度为25-50℃。5.根据权利要求1-4中任一项所述的制备方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立贤，
申请(专利权)人：北京三聚环保新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11